1 000 MW機組循環水控制邏輯分析及可靠性改進

傅望安，鄭衛東，孫文程

（華能玉環電廠，浙江 玉環 317604）

華能玉環電廠裝機容量為4×1 000 MW，循環水系統的控制方式采用擴大單元制，每臺機組設置2臺循環水泵（簡稱循泵）和2只出口蝶閥，一、二期的循環水系統均設置聯絡管和2只聯絡閥，由2臺機組的操作員分別操作。如一期的2只聯絡閥，1號機組操作員只能操作1號聯絡閥，2號機組只能操作2號聯絡閥。循泵的設計裕量較大，即使在夏季，只要不出現極端高溫的天氣，單泵運行已能滿足單元機組滿負荷運行的要求，這種運行方式對循環水控制系統/設備的可靠性的要求非常高，即一方面要求運行循泵減少誤動，另一方面又要求備用循泵的聯動絕對可靠。

1 控制系統的可靠性分析

機組投產至今，循環水系統已經發生過幾起不安全事件，主要典型事例有：

（1）某機組B級檢修后，因循環水系統的整體調試需要，對循環水母管進行注水，期間因出口蝶閥后的排氣閥冒水導致蝶閥坑滿水，相鄰運行機組的循泵A出口蝶閥行程開關誤發全關信號 （A泵運行，B泵備用），循泵A跳閘，循泵B聯啟；同樣，循泵B也有出口門“關”的誤發信號存在，循泵B跳閘，循環水系統全停，機組因真空低保護動作而跳閘。

（2）某機組運行中循泵A跳閘，B泵聯啟過程中因出口蝶閥15°開關信號未曾收到 （因蝶閥坑長年較陰濕，且海邊空氣中鹽分含量高，蝶閥行程開關存在銹蝕現象，接點未能正確閉合），B泵未能正常啟動。所幸運行人員重新緊急啟動A泵成功，避免一次機組非計劃停運。

（3）由于出口蝶閥“開”信號失去30 min后，將導致循泵跳閘。而出口蝶閥“開”信號曾經出現時有時無現象，對循泵的安全運行形成極大威脅。

雖然循泵和出口蝶閥的設備沒有問題，但是循環水控制系統與儀控就地設備的可靠性不高，這是影響循環水系統運行的主要隱患。針對此情況，可從兩個方面提高循環水系統的可靠性：一是進一步優化循泵聯鎖邏輯，減小循泵誤動或拒動的概率；二是從測量方面考慮提高出口蝶閥各行程開關的可靠性及冗余度。

循環水系統的控制邏輯較簡單，循泵啟停與出口蝶閥的相互聯鎖邏輯關系如圖1、圖2所示。

圖1 循泵啟停與出口蝶閥的邏輯關系

圖2 循泵跳閘條件

從圖1可以看出，當發出循泵“啟”指令時，控制系統第一步是開出口蝶閥，此時循泵本身并不啟動；第二步當出口蝶閥快速開到15%位置時（即此時控制系統接收到15°位置信號），循泵真正發出啟動指令，循泵運行，同時出口蝶閥依舊緩慢開啟至100%。如在此過程中未接收到出口蝶閥15°開關信號，那么從發出循泵啟動指令開始，延時20 s后出口蝶閥將發出自動關指令，出口蝶閥關閉，循泵將不會啟動，反之停泵亦然。在循泵啟/停的整個過程中，出口蝶閥15°位置信號的作用非常重要，一旦其故障或因各種原因未能正確動作，將使循泵無法正常啟/停，會對循泵的安全造成威脅，更會對機組的安全運行帶來極大隱患，極易發生前文介紹的第二種不安全事件，即機組因此而發生非計劃停運事件。

從圖2看出，導致循泵跳閘的條件有3個，一是循泵本身溫度保護，因每點溫度保護都有較完善的溫升率限制和質量壞點剔除條件，誤發率非常低；二是蝶閥開反饋失去，但因有延時30 min條件，在此期間，大屏報警將會提醒運行人員及時判斷與采取措施，也能有效避免循泵誤跳；三是蝶閥關反饋觸發，將會立即觸發循泵跳閘，前文介紹的第一種不安全事件即屬于此類。

2 邏輯優化與可靠性改進

通過分析循泵與出口蝶閥的相互聯鎖關系，發現存在的隱患主要是：

（1）蝶閥關反饋與15°位置信號的邏輯類似于傳統的單點保護，應考慮通過增加冗余點或增加驗證條件加以完善。

（2）閥坑內常年較潮濕，且由于地處海邊，易受腐蝕，應將行程開關換成防腐蝕型。

在實地考察了蝶閥行程開關安裝位置后發現在相同地點并列增加冗余點難度非常大，此方案基本不可取。因此在邏輯中增加驗證條件的輔助判斷相對比較現實。蝶閥關反饋驗證條件為：如果該蝶閥在運行中確實發生自關事件，那么在閥關閉過程中，開反饋失去、75%行程信號觸發、15%行程信號觸發這3個條件至少會出現1個。考慮到聯鎖保護拒動的風險，將觸發3個條件中的1個作為蝶閥關反饋的驗證邏輯。具體改進邏輯見圖3。

圖3 出口蝶閥全關反饋驗證條件增加

對于出口蝶閥15%反饋，雖然同一地點不能安裝2個開關，但是否能在相鄰位置再安裝1個開關（即串聯安裝）呢？循泵啟動時，出口蝶閥的開度對循泵本身的振動大小至關重要。為降低循泵啟動時的振動值，對啟動循泵時碟閥的最佳位置作了大量的試驗。通過研究循泵調試階段的資料、曲線，發現蝶閥在開到13%～20%位置范圍內啟動循泵，循泵振動值相差不大，對循泵本身的安全應該無影響。于是在出口蝶閥14%位置與18%位置處串聯安裝了2個行程開關，相互冗余，在邏輯上均作為出口蝶閥15%反饋，具體見圖4。

圖4 增加出口蝶閥15%反饋后邏輯

除了邏輯優化外，熱工設備的可靠性對于安全運行也至關重要。為此，對設備作了如下改進：

（1）更換出口蝶閥的行程開關，選用了一款帶延伸電纜的全密閉防腐蝕、防浸水行程開關。根據實際操作試驗，將行程開關浸入海水中，1 h后沒有誤發信號且動作均正常，說明這款全密閉行程開關質量可靠，可大幅提高出口蝶閥動作的準確性與可靠性。

（2）在一、二期2個閥坑里分別安裝2個壓電式液位計，將液位計信號引入DCS系統，一旦水位上漲到某一高度，將以大屏報警形式提醒運行人員采取相應措施，從而有效提高循環水系統運行的可靠性。

3 結語

玉環電廠單臺機組容量較大，機組運行的可靠與否對電網的安全影響較大，同時機組啟停一次的耗資也相應較多，因此電廠在避免和控制“非停”方面均投入了大量的人力、物力、財力，以期獲得好的結果，尤其要避免輔機故障引發的主機不安全事件。機組投產后，曾幾次因循環水系統的問題而導致機組降負荷或非計劃停運。改進循環水控制邏輯及就地設備后，有效提高了循環水系統運行的可靠性，機組再未因此發生不安全事件。希望這些改進措施能對其它電廠有一定的借鑒作用。

[1]DL/T 774-2004火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程[S].北京：中國電力出版社，2004.