330MW机组重要热工控制信号、回路优化与改进.pdf

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1、330MW 机组重要热工控制信号、回路优化与改进 贾长武 王增富 张大风 （大唐珲春发电厂） 【摘 要】本文通过对大唐珲春发电厂两台 330MW 汽轮发电机组热工控制系统中部分重要信号、逻辑、及回路 的改进与优化，提高了保护、联动的可靠性，使热控系统更符合“二十五项反措”及“安全性评价”要求，保证了 机组安全运行。 【关键词】保护 联动 控制回路及逻辑 优化 0 前言 大唐珲春发电厂（以下简称本厂）二期工程装有 2 台 330MW 燃煤汽轮发电机组，汽轮机为北 京汽轮电机有限责任公司引进法国通用电气- 阿尔斯通公司(GEC- ALSTHOM 公司)技术设计生产的 N33017.75/540/5

2、40 型、亚临界、中间一次再热、单轴三缸双排汽凝汽式汽轮机，发电机为北京汽 轮电机有限责任公司生产的 T225- 460 型，锅炉为武汉锅炉厂生产的 WGZ1025/18.44- 10 锅炉。控制 系统（DCS）采用上海 FOXBORO I/A 控制系统，在系统中实现 CCS、SCS、MCS、FSSS、RB 等控 制功能，DEH 及 ETS 系统采用上海新华控制公司的 XDPS- 400+系统。虽然机组控制功能设置较全， 但通过对照“二十五项反措” 、 “安全性评价”要求及一年多的实际运行，发现控制系统中部分重要 信号、逻辑、及回路还存在一定问题，有的已成为安全隐患，必须进行改进与优化。 1

3、部分重要信号、逻辑、及回路改进 1.1 给煤机热工信号回路改进 给煤机原设计控制回路中，做为报警的断煤、堵煤等热工信号直接接入到电气控制回路中，与 给煤机电机控制公用一个电源。由于就地信号检测元件故障率高，经常接地，多次造成给煤机控制 回路电源跳闸，从而使给煤机误跳闸。所以将热工信测量号回路单独设计一套电源，采用单独的继 电器，与电气控制回路电源隔离，这样就不会造成电气控制电源短路给煤机误跳闸。 1.2 330MW 机组汽包水位逻辑优化 本厂汽包水位测量系统为汽包两侧各设置有三套差压式水位计，自动调节采用两侧各三取中后 再取平均值为调节信号，而汽包水位保护也为两侧各三取中后再取平均值通过判断达

4、到50mm 时 一值报警，达100mm 时二值报警，正向开事故放水门。达+250mm 时高三值保护动作，延时 8S 锅炉 MFT，达- 300mm 时低三值保护动作，延时 5S 锅炉 MFT。原汽包水位测量存在的主要问题 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 是同侧三个水位计偏差大，且两侧水位在正常运行时也有偏差，最大时达 100mm 以上。如果投入汽 包水位保护，将造成一侧水位严重超过允许值而保护拒动。所以将保护逻辑修改为： 1）水位二值保护： 取用汽包水位一侧 1、2、3 测量值三取中值达到高 2 保护定值与另一侧 4、5、6 三台差压变送 器测量值三取中+2

5、0mm 做为辅助信号逻辑判断做为保护动作输出开事故放水门。 取用汽包水位一侧 4、5、6 测量值三取中值达到高 2 保护定值与另一侧 1、2、3 三台差压变送 器测量值三取中+20mm 做为辅助信号逻辑判断做为保护动作输出开事故放水门。 原关事故放水门逻辑不变。 2）水位三值停炉保护： 取用汽包水位一侧 1、2、3 测量值三取中值达到保护定值与另一侧 4、5、6 三台差压变送器测 量值三取中+150mm或200mm做为辅助信号逻辑判断做为停炉保护动作输出。 取用汽包水位一侧 4、5、6 测量值三取中值达到保护定值与另一侧 1、2、3 三台差压变送器测 量值三取中+150mm或200mm做为辅助

6、信号逻辑判断做为停炉保护动作输出。 这样就可避免因水位变送器出现漏泄或故障时，影响同侧汽包水位值，造成保护误、拒动，同 时又满足保护三取二要求，无论水位哪一侧在高、低方向超限，均能自动判别保证水位高、低方向 均能正确动作，使保护逻辑可靠、直接、正确。 1.3 汽机凝汽器真空(保护用和低旁快关用)取样管路改进 原设计凝汽器真空低跳机用压力开关 PS1705- PS1707 和凝汽器真空快关低旁路用压力开关 PS1708- PS1710 共六个，其真空取样管路无倾斜度，导致真空取样管路积水，无法正常监测凝汽器 真空，使真空低保护拒动，低旁无法快关，影响机组安全运行。在 07 年 7 月底对以上六个

7、真空取样 管路进行向凝汽器侧倾斜改进，经半年时间观察效果比较好。 1.4 汽轮机低旁压力设定值用调节级压力测点改为三取中 汽轮调节级压力是一个非常重要的参数，不但用在主汽流量计算上、CCS 上（DEB）而且用于 低旁压力控制系统的压力设定值，以保证再热器压力在启动、运行中均在要求范围内。DCS 组态中 此定值为调节级压力 PT1250 的折线函数与 1.5MPa 进行比较运算选择其高值。但这样重要的信号在 低旁压力控制系统只引入一个测点，运行中因此压力变送器损坏或热工人员在检查时误动等原因， 极易造成低旁误动作(已发生过检查变送器造成低旁快开事件)， 威协机组安全运行。 因此改为引入三 个调节

8、级压力测点并进行三取中值后作为低旁压力控制系统的压力设定值，增加可靠性。 1.5 机组协调用功率信号改为三取中 3、 4 号机组原 CCS 用发电机功率信号只有一路， 在正常运行及维护中， 如果此路信号出现故障， 将造成 CCS 系统误动作，机组功率控制出现异常，严重威协机组及电网安全。因此，又增加两路功 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 率信号，经三取中后进入 CCS 系统，增加机组协调控制的可靠性。 1.6 330MW 机组振动保护改进 本厂 330MW 机组汽轮机组的振动保护是通过 TSI 装置检测、限值判断后，经 TSI 装置的公共 保护继电器（TSI

9、 内部任一振动值超限均发出动作信号，即逻辑关系为“或” ）将振动保护越限信号 送至汽轮机 ETS 系统，启动 ETS 动作，汽轮机紧急跳闸。在 TSI 内部设置有报警倍增功能，设置为 汽轮机转速在 2900r/min 以下时轴振报警值为 140um, 轴振保护动作值为 180um；汽轮机转速在 2900r/min 以上时轴振报警值为 100um, 轴振保护动作值为 130um（手动停机） ，即汽轮机转速在 2900r/min 以下冲转或停机过程中将正常运行数值乘 1.4 系数，以适应汽轮机正常过临界转速。根据 ALSTHOM 汽轮机厂家说明书要求及 ETS 中实际逻辑组态，该机型汽轮机只在 2

10、900r/min 以下时投 入轴振动保护，2900r/min 以上自动切除轴振动保护，一旦运行中振动达危险值，由运行人员进行判 断后打闸。 根据防止电力生产重大事故的二十五项重点要求及火力发电厂设计技术规程 （DL 5000 2000）12.6.5 “汽轮机应设有下列保护：1. 在运行中汽轮发电机组发生下列情况之一时应实现紧 急停机保护：”中的规定，300MW 汽轮机组必须投入汽轮机振动保护。因此将保护逻辑 修改为本轴振动保护动作值（如 X 向）和本轴另一方向振动报警值（如 Y 向）相“与”后输出跳闸 汽轮机，全程投入振动保护。 1.7 火检冷却风压力低动作 MFT 停炉回路、逻辑修改 锅炉

11、FSSS 控制系统中的火检冷却风压力低动作 MFT 原逻辑为火检冷却风机出口压力低 1.5KPa(三取二）与两台火检风机均停，延时 30S 后动作 MFT 停炉。主要是为了防止火检冷却风压 力低时烧毁 FSSS 系统的火焰探头，造成全炉膛无火 MFT，从而使损失更大。 但现逻辑存在一些问题，如当两台火检风机运行反馈信号故障（接点粘连等）或风机入口堵塞 及电机、机械故障等，虽然电机已合闸，但实际风压低，还存在风机运行反馈信号等，均会造成火 检冷却风压力低动作 MFT 保护拒动，从而烧毁火焰探头。 将火检冷却风机出口压力低 1.5KPa(三取二）与最远端火检压力低信号相与后延时 30S 动作 MF

12、T，增加了保护动作可靠性。远端火检压力低信号可用两个压力控制器并联取得。 1.8 真空泵入口气动门开启逻辑优化 汽机真空泵入口气动门原逻辑为只要真空泵入口真空大于 88kPa 就开启， 不论真空泵是否运行， 如真空泵在备用状态，真空入口气动门开启，就有可能造成机组真空下降，影响机组安全经济运行。 修改 DCS 中真空泵入口气动门开启逻辑组态，真空泵入口真空大于- 88kPa，且真空泵已启动， 允许联锁开启真空泵入口气动门或手动开启真空泵入口气动门；真空泵停止，则联锁关真空泵入口 门，并且闭锁手动或开启真空泵入口气动门，避免真空泵在备用状态真空泵入口气动门开启，造成 PDF 文件使用 “pdfF

13、actory Pro“ 试用版本创建 机组真空下降。 1.9 增加凝汽器水位高低旁快关逻辑 现有低旁快关逻辑为凝汽器真空低、凝汽器温度高二个条件，当凝汽器水位高时低旁如果不快 关将影响机组安全运行。 引入“凝汽器水位高一值”与“凝汽器水位高二值”信号，连接至凝汽器水位高低旁快关逻辑 中，当凝汽器水位高 LS1403 大于 1100mm 且凝汽器水位高高 LS1404 大于 1300mm 时，低旁快关。 1.10 优化 3、4 号脱硫系统 FGD 保护程序 脱硫系统 FGD 保护动作后， 运行人员确认后无法恢复正常， 需检修人员修改程序恢复正常运行。 修改程序，在控制界面上制作确认“复位”按钮

14、，当 FGD 保护输出后，运行人员确认后可人为恢复 正常运行。 1.11 锅炉 MFT 增加炉膛压力硬跳闸回路 330MW 锅炉 MFT中的正、 负压越限跳闸， 原设计均为将三个正压或三个负压开关接点送入 DCS 构成的 FSSS 中装置中进行三取二判断后输出锅炉跳闸。但是在 DCS 等重要控制系统失灵时，可能 造成正、负压 MFT 保护拒动。此时炉膛压力将无法控制，且炉膛压力变化大、速度快，运行人员如 不能及时作出判断， 将造成因炉内超压造成锅炉设备严重损坏。 在 MFT 跳闸板回路中再设置一套正、 负压保护硬回路，即将三个正压或三个负压开关接点送入继电器扩展后一路接入原 FSSS 系统（软

15、 逻辑）另一路经三取二直接送入 MFT 跳闸继电器回路中，以确保在 DCS 或 FSSS 系统故障时正、 负压保护能及时、可靠动作，保护锅炉主设备安全。 1.12 发电机断水保护改进 发电机断水保护逻辑设置为定子冷却水流量低 30t/h，三取二保护动作，延时 30 秒，送至电气 发电机跳闸。 原设计发电机定子冷却水流量测量方式为就地流量表、流量变送器、三个流量开关（断水保护 用）公用一个节流孔板，而且从节流孔板引出的正、负压差压管路只有一路，其上连接了以上 5 个 测量、保护设备。这样设计存在严重事故隐患，因为每套测量、保护设备均设有三阀组，正常运行 中如果其中一个三阀组的平衡门漏泄或人为误操

16、作，会使正、负压差压管路差压减小，造成就地、 DCS 中流量计指示偏小，断水保护开关误动作，发电机误跳闸。 因此对此节流孔板上进行了更换，采用三对取压孔的孔板，即接出三路正、负压差压管路，将 三个流量开关（断水保护用）分开接引，防止发电机断水保护误动作发生。 1.13 汽轮机高压缸排汽口金属温度高保护改进 现 3、 4 号汽轮机高压缸保护中的高压缸排汽口金属温度高保护的取样点为一点， 点名为 TE020， PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 名称为上半高压外缸排汽内表面温度，位置在汽机高压缸前上部，该点温度420 后直接跳机。 汽轮机高压缸保护为机组重要保护，直

17、接进入 ETS 系统跳闸汽轮机，做为重要保护，其测点的取样 只有一点，而且未经过温度速率报警判断，严重违反分散控制系统设计和配置原则4.2 3）DCS 发来的机组保护解列指令信号必须是三重冗余或 22 冗余的，以便在该回路中进行三取二或二路并 串联（22）判别后发出执行指令及火力发电厂设计技术规程 （DL 50002000）12.8.4 重要热 工模拟量控制项目的变送器宜双重（或三重）化设置的要求。另外，现场温度测点经常会因振动、 误操作及干扰、维护检查不到位等发生指示值突变，如此点联在保护回路中，将造成保护误动。 因此将上半高压外缸排汽内表面温度、下半高压外缸排汽内表面温度、左右高压缸排汽蒸

18、汽最 高温度测点分别通过动作值判定（420 ）后三取二逻辑送至 ETS 保护动作跳闸汽轮机。这样即 可以避免保护误动，又最大限度地保证保护正确动作。 1.14 增加独立于 DCS 系统外的电源失去报警 根据省公司技术监控的要求，为保证机组 DCS 系统在 DCS 系统主备电源消失的状态下仍然能 够发出报警信息，及时提醒运行及检修人员注意并采取必要的安全措施，保证 330MW 机组安全运 行，对机组 DCS 系统电源消失报警进行改造。原设计我厂 3、4 号机组 DCS 系统供电电源有两路， 分别取自保安段电源和 UPS 段电源； 当 DCS 电源消失， 在 DCS 显示画面 “汽机报警四” 中将

19、有 “DCS 机柜 MC3001 失电报警” 、 “DCS 机柜 MC3002 失电报警” 、 “DCS 机柜 FC3001 失电报警”等相应机 柜失电报警灯光显示。无独立于 DCS 系统外电源失电报警。改进为安装电源监视继电器， PC3001 柜电源监视继电器 1ZJ(即 DCS 主电)、PC3002 柜电源监视继电器 2ZJ (即 DCS 备电)、MC3001 柜电 源监视继电器 3ZJ、MC3002 柜电源监视继电器 4ZJ。报警逻辑为 1ZJ、2ZJ“与” ， 3ZJ、4ZJ“与” 后相“或”输出报警，当 PC 柜电源均消失或 MC 柜电源均消失，即在操作台有“DCS 电源消失报 警”

20、指示灯亮。报警电源取自热控仪表总电源柜中取 DC110V 电源，保证可靠性。 1.15 发电机定子冷却水温度高保护改进 原设计发电机定子冷却水温度高保护温度开关只有一个，当定子冷却水出口温度高 85，保护 动作，延时 5 秒，至发电机跳闸。定子冷却水温度高保护为机组重要保护，其测点的取样只有一点， 而且未经过温度速率报警判断，严重违反分散控制系统设计和配置原则4.2 3）DCS 发来的机 组保护解列指令信号必须是三重冗余或 22 冗余的， 以便在该回路中进行三取二或二路并串联 （22） 判别后发出执行指令及火力发电厂设计技术规程 （DL 50002000）12.8.4 重要热工模拟量控制 项目

21、的变送器宜双重（或三重）化设置的要求，因此增加两个温度开关，做三取二后达动作值时保 护动作，延时 5 秒，至发电机跳闸。 1.16 参与保护、联动的所有温度信号做速率判断逻辑 330MW 机组热工控制系统中，采用了大量的热电阻温度元件参与各种重要辅机保护、联动，这 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 些温度元件在现场工作中也最容易出现问题，如接触不良、振动等，都会使温度示值急剧变化，但 只要不发生断路、短路，DCS 系统一般不会当坏点处理，不屏蔽掉此温度点，控制系统会把此越限 值当作正常值而使保护、联动系统误动作。因此对重要辅机保护、联动所有温度信号做速率判断逻

22、 辑，当某一温度变化速率超过 10/分钟时，屏蔽掉此温度点，防止保护误动作，并发出报警。 1.17 ETS 联跳 MFT 保护修改 本厂 ALSTHOM 机组的特点是采用中缸启动，因此采用了大容量高、低压旁路系统，高压旁路 70%BMCR 容量、低压旁路两路 40%BMCR 容量，如果运行中发生机组跳闸（ETS 动作） ，高、低 压旁路系统会发生快开，旁路汽轮机蒸汽，起到降压保安作用，此时锅炉可在最低稳燃负荷下继续 运行，待汽机恢复后可快速并网。 原设计 MFT 停炉保护中有一项保护为汽轮机 ETS 动作后直接停炉，对于本厂旁路系统有快开 逻辑来说，这会造成不必要的损失。将此项 MFT 保护改

23、为汽轮机 ETS 动作后高旁故障（在一定时 间内未打开）再停炉，即在负荷大于 30%（取主汽流量大于额定蒸汽流量 1025T/H 的 30%）情况下， 当四个主汽门中有三个主汽门关闭（汽轮机跳闸） ，且高旁在 3S 内未打开（取高旁压力控制阀小于 15%开度，高旁故障） ，汽轮机联跳锅炉，发生 MFT，以减小损失。 1.18 6 号高加外冷器水位保护改进 6 号高加蒸汽冷却器水位保护逻辑为高 600mm 开旁路阀泄压阀，取样为一个液位开关。由于液 位开关发生故障，曾造成此保护误动。按照保护信号冗余要求，应采用三个液位开关经“三取二” 逻辑或一个液位开关与一个模拟量报警值后至保护动作回路，但经勘

24、察就地无法再安装其它两个液 位开关，也没有液位模拟量测量装置，所以只有考虑其它办法。通过实际核对，6 号高加蒸汽冷却 器的疏水排至 7 号高加，且 7 号高加底部位置比 6 号高加蒸汽冷却器的底部位置低很多，也就是说 6 号高加蒸汽冷却器的水位越限时，7 号高加水位已过报警值了。所以，采用了 7 号高加水位报警值 与 6 号高加蒸汽冷却器的水位越限液位开关作为保护输出，大大增加保护动作可靠性。 2 结语 本厂 3、 4 号机组的保护、 联动控制逻辑进行了部分优化， 增加了机组及重要辅机运行的可靠性。 但随机组运行时间的增加，一些问题还会相继暴露，因此还要认真对照新版标准（ “二十五项反措” 、

25、 “安全性评价”等）及其他厂事故经验教训，对控制系统进行仔细核查，对不符合要求的控制逻辑、 回路继续进行优化，保证热工自动控制、保护、联动的可靠，保证机组的安全运行。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 参考文献： 1火力发电厂热工控制系统设计技术规定 （DLT 51752003） 2分散控制系统设计和配置原则 （讨论稿） 3火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统设计技术规定 （DLGJ11693） 4火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程 （DL/T 774-2004） 5热工自动化设计规定 （DL-T5227-2005） 作者简介： 贾长武（1969） ，男，高级工程师，大唐珲春发电厂维护分场副主任。 单位地址：吉林省珲春市光明街 联系电话：04407543398 942923398 13704466518 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建