溫度高保護(hù)慢速率判斷功能應(yīng)用

嚴(yán) 郁

(大唐略陽發(fā)電有限責(zé)任公司，陜西 漢中 724300)

0 引言

溫度保護(hù)作為一項(xiàng)重要保護(hù)，在火電機(jī)組中應(yīng)用廣泛，它能夠及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)由設(shè)備異常引起的溫度升高，并在到達(dá)定值后發(fā)出跳閘指令，停運(yùn)異常設(shè)備，防止設(shè)備故障擴(kuò)大，從而保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。但由于溫度信號的測量通常采用弱電信號，常常由于溫度元件的老化、端子氧化、回路斷線、信號干擾等問題引起溫度信號異常波動(dòng)，若保護(hù)判斷邏輯設(shè)置不合理，溫度信號的異常波動(dòng)超過保護(hù)動(dòng)作值時(shí)就會(huì)引起保護(hù)的誤動(dòng)。若單純對溫度保護(hù)加以量程的修改、增加延時(shí)環(huán)節(jié)，能夠有效降低誤動(dòng)幾率。但對于一些重要設(shè)備，這樣處理會(huì)造成保護(hù)動(dòng)作值出現(xiàn)偏差以及保護(hù)的靈敏性下降。一旦發(fā)生故障，溫度保護(hù)不能及時(shí)動(dòng)作，勢必會(huì)造成設(shè)備故障加重，嚴(yán)重的可能還會(huì)威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，如何在及時(shí)準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)溫度保護(hù)的同時(shí)，還能夠排除溫度異常波動(dòng)對保護(hù)的干擾，是熱工保護(hù)的一項(xiàng)重要課題。

1 存在的問題

略陽發(fā)電廠7號機(jī)組汽輪機(jī)采用亞臨界參數(shù)、高中壓合缸、一次中間再熱、雙缸雙排氣、單軸、抽汽凝汽式330 MW汽輪機(jī)，型號：C305/N330-16.7/537/537/0.45，哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)；汽輪機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(digital electrichydraulic control system， DEH)采用GE新華OC6000e控制系統(tǒng)。汽輪機(jī)的溫度保護(hù)在DEH中實(shí)現(xiàn)，DEH將采集到的溫度信號先經(jīng)過品質(zhì)監(jiān)測(TQ)功能塊進(jìn)行斷線、超量程判斷，再由慢信號保護(hù)(SAIPro)功能塊判斷速率后將溫度值與保護(hù)動(dòng)作值進(jìn)行比較，若溫度信號品質(zhì)無壞點(diǎn)且速率變化值在SAIPro設(shè)定的幅度內(nèi)，則溫度達(dá)到定值時(shí)溫度高保護(hù)輸出；當(dāng)溫度信號變化超過設(shè)定速率，則閉鎖保護(hù)輸出；當(dāng)溫度恢復(fù)至正常范圍，且速率變化在規(guī)定時(shí)間內(nèi)滿足要求，則自動(dòng)恢復(fù)保護(hù)輸出功能。通過設(shè)置SAIPro慢信號保護(hù)功能塊中的正向速率限制值(PL)及負(fù)向速率限制值(NL)參數(shù)，改變溫度變化速率。

SAIPro慢信號保護(hù)功能塊中設(shè)置的PL和NL參數(shù)均為600 ℃/min，即每秒變化幅度為10 ℃，但根據(jù)仿真試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該邏輯的判斷是以DEH系統(tǒng)邏輯處理周期為單位進(jìn)行判斷的，即該溫升速率判據(jù)實(shí)際為2 ℃/周期，而DEH系統(tǒng)邏輯處理周期為200 ms，也就是說在200 ms內(nèi)溫度變化超過2 ℃便會(huì)閉鎖保護(hù)輸出，而不是1 s內(nèi)溫度變化超過10 ℃閉鎖保護(hù)。但根據(jù)正常溫度變化特性分析，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，在溫度迅速上升的過程中，存在200 ms內(nèi)溫升超過2 ℃的現(xiàn)象。因此，SAIPro慢信號保護(hù)功能塊的固有邏輯判斷功能在溫度高保護(hù)的應(yīng)用中存在一定的缺陷，按處理周期來設(shè)置的速率限制很容易造成溫度快速上升時(shí)閉鎖保護(hù)的情況發(fā)生，使保護(hù)存在拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)而無法保護(hù)主設(shè)備的安全。

另外，還存在保護(hù)閉鎖條件自動(dòng)復(fù)位如何設(shè)置的問題。若自動(dòng)復(fù)位條件設(shè)置較低，就會(huì)出現(xiàn)復(fù)位后保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象；自動(dòng)復(fù)位條件設(shè)置較高，則會(huì)引起保護(hù)長期退出；而一旦發(fā)生保護(hù)閉鎖退出，運(yùn)行人員無法獲知?jiǎng)t不利于問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，從而使設(shè)備存在失去溫度保護(hù)的隱患。

2 解決方案及實(shí)施

正常的溫度信號具有一定的慣性，溫度變化速率不會(huì)過快，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)溫度變化速率超過8 ℃/s時(shí)，則認(rèn)為溫度點(diǎn)變化異常，應(yīng)該剔除該點(diǎn)的保護(hù)。因此，變化速率的判斷應(yīng)滿足1 s內(nèi)的任意周期變化幅度超過8 ℃或累計(jì)超過8 ℃。由于SAIPro慢信號保護(hù)功能塊不能滿足該要求，因此選擇GE新華OC6000e控制系統(tǒng)中的滯后(Delay)功能塊來替代SAIPro慢信號保護(hù)功能塊，重新對溫度高保護(hù)邏輯進(jìn)行優(yōu)化，滯后功能塊配置參數(shù)具體如表1所示。

表1 滯后功能塊參數(shù)

配置表1中，參數(shù)LT=-4，使用DT時(shí)間內(nèi)輸入的變化幅度采集功能，采集1 s內(nèi)測量值的變化幅值，幅值判斷公式如下所示：

遞推計(jì)算公式如下：

其中，T為計(jì)算周期；L為緩沖區(qū)長度(時(shí)間跨度)；KG為幅值增益；tmp->PreAl為指向臨時(shí)存儲(chǔ)的前周期的值。

p(n)=aX(n)+bX(n-1)，Y(n)=P(n-L)；因緩沖區(qū)長度為120，所以L大于120時(shí)，其中有些輸出為線性插值的結(jié)果。

經(jīng)過比較，當(dāng)幅值大于等于8 ℃或品質(zhì)判斷斷線，則滿足保護(hù)閉鎖輸出條件；當(dāng)測量值變化速率小于8 ℃/s且品質(zhì)判斷為好點(diǎn)，當(dāng)測量值達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值，則執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。

取消自動(dòng)復(fù)位環(huán)節(jié)，設(shè)置手動(dòng)復(fù)位輸入，可以復(fù)位速率判斷閉鎖條件，當(dāng)測量值達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值，則手動(dòng)無法復(fù)位閉鎖條件，這樣的設(shè)計(jì)是為了避免復(fù)位過程中觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作。

將慢速率超限和品質(zhì)判斷壞點(diǎn)信號送至光字報(bào)警中，提示運(yùn)行人員存在溫度保護(hù)信號異常退出，需要及時(shí)排查處理保護(hù)信號，待異常處理完畢恢復(fù)測量正常后，由熱控人員在邏輯組態(tài)中進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，投入溫度保護(hù)。

邏輯實(shí)現(xiàn)以高缸排汽溫度高保護(hù)為例，如圖1所示。

圖1 溫度高保護(hù)慢速率判斷邏輯

3 實(shí)施效果

該方案首先應(yīng)用于略陽發(fā)電廠7號機(jī)組汽輪機(jī)軸承金屬溫度高保護(hù)及高缸排汽溫度高保護(hù)中，通過模擬測量信號變化的試驗(yàn)，驗(yàn)證了該溫度高保護(hù)慢速率判斷閉鎖準(zhǔn)確，符合溫度變化超過8 ℃/s剔除該點(diǎn)保護(hù)的要求，相較之前的邏輯方案，有效減少了保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的可能，提高了溫度保護(hù)的可靠性，并且結(jié)合聲、光報(bào)警準(zhǔn)確提示運(yùn)行人員測量異?，F(xiàn)象，便于及時(shí)診斷處理異常。

4 結(jié)束語

溫度高保護(hù)慢速率判斷功能，不僅可以在GE新華OC6000e控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，還可以應(yīng)用于上海新華的控制系統(tǒng)，如XDPS控制系統(tǒng)中，除了對DEH系統(tǒng)自動(dòng)汽輪機(jī)控制(automatic turbine control，ATC)設(shè)備進(jìn)行溫度保護(hù)，還可以應(yīng)用于基于新華控制系統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)其他輔機(jī)的溫度保護(hù)中，具有一定的推廣價(jià)值。