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1、 1 提高主要辅机设备温度保护逻辑判断正确率 吴宁宇 高建军 （河北兴泰发电有限责任公司） 【摘 要】温度测量值的监视对于发电厂重要辅机设备来说是极其重要的参数，随着 200MW 机组 DCS 改造完 成，大量的温度测点引入 DCS。温度保护对于设备起着不可替代的作用，而温度测量元件热电阻容易因为线路故障 或 DCS 扫描的原因，产生信号值跳变或超限的现象，从而引发相关温度保护误动。为了有效避免因为温度保护误动 造成主要辅机设备跳闸，造成安全性和经济性影响。针对温度保护控制逻辑进行了以下优化，提高了温度保护逻辑 判断正确率。 【关键词】温度 保护 逻辑 判断 正确率 1 概述 在火力发电厂热力
2、生产过程中，温度是保证安全、经济发电的一个重要参数。而一些主要辅助 动力设备，如泵与风机。轴瓦温度、回油温度、电机温度等测点的监视。对设备的安全保障起着重 要的作用。原有设备多是就地加装巡测仪表装置，监测温度供运行人员参考。随着机组 DCS 系统的 改造应用， 更多的动力设备的温度测点引入 DCS。 相应温度保护逻辑都能很好的在 DCS 系统中实现。 从安全可靠性方面看，由于泵与风机故障而引起停机、停炉或突降负荷的事例很多，并且由此 造成了很大的直接和间接的经济损失，应引起我们的注意，特别是随着机组向大容量、高效率、自 动化方向的发展，对泵与风机的安全可靠性提出了更高的要求。例如：现代大型锅炉
3、容量大、汽包 的水容积相对比较小，如果锅炉给水泵由于某种原因发生故障而中断给水，则汽包在短时间内就可 “干锅” ，引起重大设备故障。这些都表明泵与风机的安全经济运行是与整个电厂的安全运行密切相 关的。 泵与风机最直接反映其运行状况的参数之一就是温度测点。如：轴瓦温度、冷油器温度、电机 温度等。随着机组自动化程度的提高，要求当温度高于正常范围时要求发出报警，达到危险值时跳 停相应得动力设备。 热工保护系统的主要任务是严密监视热力系统中的介质参数变化和有关设备的运行条件参数变 化。这些被监视的物理量参数主要为温度、压力流量和液位。它们必须转化成开关量信号后才能被 保护逻辑控制电路接收。热工保护系统
4、能否可靠动作的先决条件是热工保护信号是否真实可靠。 辅机设备所需监测的温度测点一般都比较低，多采用热电阻感温元件进行测量。热电阻元件测 温具有以下特点：测量精确度高；输出信号大，灵敏度高；测温稳定性好。但是由于旋转设备本身 振动大的原因，经常会导致：热电阻断线；接线松动，导致线路接触不良甚至脱落。而热电阻元件 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2 的接线容易松动、干扰等原因会造成测点采集信号跳变。另外由于 DCS 数据扫描的原因能造成测量 值的跳变。如果保护逻辑不能正确进行判断，将会降低温度保护装置的可靠性。 2 温度保护控制逻辑优化 如何保证温度保护的正确动
5、作，避免因温度信号跳变引起保护误动是实现保护逻辑的重点。下 面以给水泵温度高掉泵保护逻辑的实现为例进行阐述说明： 河北兴泰发电有限责任公司#9 机组为 200 MW 火力发电机组，每台机组配有 2 台由北京电力 设备总厂提供的给水泵组，互为备用。给水泵前置泵、电机、偶合器、主泵等各部分的轴承温度、 定子线圈温度、润滑油温、工作油温、密封水温等共 32 点温度保护测点，经多次转接接入分散控制 系统，其中某点的接触不良、受到干扰等故障，均会造成给水泵误跳，成为安全运行的一大隐患。 温度保护逻辑说明要求：给水泵前、后轴承等温度测点任一温度高于 80，给水泵温度保护动 作，给水泵掉闸。以给水泵前轴承温
6、度为例，保护逻辑图如图一： 图一 温度保护逻辑框图 此逻辑实现看似简单， 但由于热电阻元件接线松动或 DCS 系统监测扫描故障及外界干扰原因造 成信号跳变，将可能引起保护误动。所以难点在于如何消除信号跳变，避免保护误动。 1）首先考虑到在温度高信号后加一延时功能块，将信号跳变的短暂时刻消除掉。控制逻辑如下 图二： 图二 增加延时功能保护逻辑 因为给水泵轴瓦在发生磨损时，温度会快速升高，因此延时时间不宜过长。且当热电阻温度元 件断线时， 形成开路电阻值变成无穷大， 测量值将可能变为最大； 而由于接线的松动也可能使得 DCS PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 3
7、测得一固定的较大电阻值，转化为较高的温度值。通过延时后触发保护动作，因此只增加一个延时 功能块也不能有效避免此类故障引起的保护误动。 2）又考虑到当温度跳变或回路断线数值跑最大时，测量值都是在短时间跃变，不会像测点实际 升高时所呈现的变化趋势。可以用速率限幅功能块将此消除。当检测到温度数值突然变化，即在一 个扫描周期内变化速率超过一定值时，将闭锁此温度测点引起温度保护动作。并发出报警信号，提 示运行人员发现以联系检修人员处理。检查认为正常后在工程师站将温度保护复位，报警指示灯熄 灭。控制逻辑图如图三所示。 图三 采用速率限幅功能保护逻辑 3）以上优化改进后，虽然保护误动可能性减少了，但热工检修
8、人员须经常进行复位，工作量相 对增大了。因此考虑如何有效自动虑除掉一些跳变信号。如图四所示，组态逻辑对温度信号的采集 又进行了修改（红框内） 。首先利用两个加法功能块，采集到不同扫描周期后的 1、2、3 三组信号。 然后对三组信号进行俩俩偏差运算，当偏差大于设定值 10时，认定在三个扫描周期内有信号跳变 现象发生。作为触发信号引入后面的无扰切换功能块 Z 角，在此期间切换块输出取输入角 X1 即保 持不变。若温度信号为正常升高的则直接输出。这样温度信号再送到下一环节时，经过速率限幅功 能块的跳变信号就大量减少了。 图四 采用自动滤除突变信号逻辑图 PDF 文件使用 “pdfFactory Pr
9、o“ 试用版本创建 4 4）此外还要避免检修人员检查完毕进行复位过程中，若正好有温度元件测量值跳变引起保护误 动的发生。所以将确认信号“与”上温度信号低于 80，当温度高于动作值时不能进行确认操作。 如图五红框中所示。补充说明：某些 DCS 对于热电阻输入还有坏值报警功能，即当 DCS 判断出热 电阻开路（往往通过阻值无穷大来判断）时即产生系统报警，从而也将联锁保护系统闭，可以将测 点质量坏信号引入保护逻辑中进行证实判断。另外可以加入当某温度测点温度值超过规定值（根据 具体设备而定）时，此点温度保护功能退出。 图五 完善后温度保护逻辑图 图六 机组给水泵温度测点监视保护画面： 如图六所示，首
10、先要投入温度保护。保护投入后，保护开关按钮后面的指示灯变为红色，温度 保护正常投入。当由于温度跳变或超出范围时相应测点后的报警指示灯变为红色。这是运行人员可 联系热工检修人员检查就地元件及检测回路，消除故障。 3 总结 保护逻辑完善改进后，经过数月的运行检验，给水泵温度保护功能正常，减少了热工检修人员 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 5 的工作量，提高了保护动作可靠率，保证了机组的安全运行。此外针对不同的设备需要进行了相关 温度保护逻辑的完善，以充分发挥 DCS 系统的功能优势，保证主要辅机设备的安全运行。 参考文献： 1热工控制与运行 辽宁省电力工业局组编 张本贤 主编 中国电力出版社 作者简介： 吴宁宇 职称：工程师 从事专业：发电厂热工控制 工作单位：河北兴泰发电有限责任公司热控检修分 公司经理 单位地址：河北省邢台市光华路一号 邮编：054000 电话：0319- 2092590 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建