熱工重要保護系統信號的功能完善

商海國，李娟

(華電濰坊發電有限公司，山東 濰坊 261204)

0 引言

隨著火電機組容量的增大和參數的提高，機組的安全運行對熱工保護和控制系統的依賴度明顯增加。“熱控保護誤動是第一殺手”，因為超(超)臨界機組主蒸汽壓力和溫度高在運行中會造成固體顆粒侵蝕而產生管壁腐蝕。當機組啟、停時，汽溫的急劇變化容易造成管壁表皮脫落而堵塞過熱器管縮孔，這些因素常常是導致超(超)臨界機組頻繁發生嚴重爆管的主要原因。國電發［2000］589號文《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》和參考文獻［1－2］等法規、文件對熱工保護和控制系統提出了嚴格的要求，華電國際電力股份有限公司先后于2008，2009和2011年下發了補充反事故技術措施的有關文件，對防止熱工保護誤動提出了更高的要求，對防止電力生產重大事故，保證電廠安全、經濟運行發揮了重要作用。

華電濰坊發電有限公司(以下簡稱濰坊公司)根據最新技術的發展，對現場鍋爐爐膛安全保護系統FSSS(Furnace Safeguard Supervisory System)和汽輪機危急遮斷保護系統ETS(Emergency Trip System)等重要保護系統進行了檢查，使重要保護信號得到進一步了完善，保證了系統的安全、可靠運行。

1 FSSS硬保護系統的完善

［3］明確指出:“對于采用開關量儀表輸入信號直接接入機組繼電器跳閘回路，應三重冗余配置且應定期進行動態試驗”。華電濰坊發電有限公司原有的FSSS硬保護回路中的“手動緊急停爐”指令是由2個緊急停爐按鈕串接(如圖1所示)后由控制臺送至FSSS硬保護柜，雖有效防止了誤操作，但也會有單個按鈕故障或連接電纜故障時存在保護誤動或拒動的危險。

圖1 改造前的控制回路系統

為提高系統的可靠性，同時考慮到控制臺內安裝空間有限，濰坊公司技術人員經過認真分析，采用了2×2冗余的控制方案:緊急停爐按鈕各增加1副常開接點并將2個緊急停爐按鈕的4副常開接點全部送至FSSS硬保護柜，在FSSS硬保護柜內實現2×2冗余，如圖2所示。

圖2 改造后的控制回路系統

該控制方案有效防止了誤操作，同時在任何一副接點故障或電纜故障時，控制回路仍能可靠、正確動作。

圖3 FSSS爐膛正壓高信號異常報警

2 重要冗余信號故障報警功能完善

根據過程自動化技術交流中心提交的《1 000 MW級超(超)臨界機組控制系統及其自主化問題調查報告》，應設置冗余信號判錯邏輯。華電國際電力股份有限公司《2011—2012年度重點補充反事故技術措施》2.2.3條要求“對于三取二信號表決回路，需增加信號不同步報警，即當1個信號的狀態與其他2個信號狀態不一致時，發出報警，避免故障擴大保護誤動”。濰坊公司對鍋爐爐膛安全保護系統及汽輪機危急遮斷系統中采用的大量三取二冗余開關量信號完善了信號異常報警(如圖3所示)，當3個信號中的2個信號不一致時，會發出聲光報警及時提醒運行人員和檢修人員，及時消除設備缺陷，防止信號誤動。圖3中Xor為異或塊，當2個輸入信號不一致時，Xor輸出為1;Qor NUM=1為多輸入或塊，當任意一個輸入信號為1時，輸出為1;為防止因就地開關動作時間不一致造成信號誤發，加一二秒的設備動作時間差。

3 重要輔機停止信號判斷

送風機、引風機等重要輔機設備由于開關的輔助觸點有限，要實現信號的冗余存在一定困難，但這些設備的地位又舉足輕重，輕則會造成機組快速減負荷RB(Run Back)，重則會造成機組跳閘。為此根據《火力發電廠熱工自動化系統安全技術指南》中指出的“對于因測點原因無法冗余的重要保護信號，應采用其他相關信號進行邏輯判斷以提高該保護信號的可信度。”和《華電國際2008—2009重點補充反事故技術措施》中熱控專業防止熱工保護拒動、誤動的措施“進入DCS的重要輔機停止判斷邏輯應修改為:‘停止’、‘運行取非’以及‘電流信號小于5 A’3路信號3取2算法作為‘停止’信號”的要求，對重要輔機的停止信號進行了邏輯判斷，將RB、順序控制系統(SCS)中主要輔機停止信號全部換為邏輯運算信號(如圖4所示)，并對FSSS中的吸風機停止信號與邏輯運算信號進行比較，當2個信號不一致時，及時進行“FSSS重要保護信號異常”聲光報警(如圖5所示)，提醒運行、檢修人員檢查、消除故障。圖4中QOR NUM=2為多輸入或塊，當輸入信號有2個或2個以上為1時輸出為1。

4 其他重要信號的處理方案

由于在正常運行中無法對開關量信號進行監視，檢修及運行人員不易判斷開關是否工作正常。因此，爐膛壓力開關、真空開關等主重要保護用開關除在檢修時要認真檢查校驗外，應建立重要開關取樣管路定期吹掃制度，在日常維護中加強對爐膛壓力開關取樣管路的吹掃。充分利用分散控制系統(DCS)信號共享的優點，將爐膛壓力變送器模擬量信號進行質量判斷后作為爐膛壓力保護的后備手段(如圖6、圖7所示)。在圖6中，TQ為模擬量質量判斷功能塊，當所監測的模擬量為好點時，輸出為1;Qor NUM=2為多輸入或塊，當輸入信號有2個或2個以上為1時，輸出為1。

FSSS，ETS的輸出指令因信號動作后聯動設備較多，為提高設備的可靠性，不同系統間的聯絡信號都采用了三冗余設置。如MFT至SCS的指令，原設計只有一路軟MFT信號由FSSS控制器接入SCS控制直接聯動一次風機、排粉機等設備。現又由FSSS硬保護柜輸出一路硬MFT信號至SCS，并與網上通訊點、軟MFT信號進行三取二邏輯運算后再聯跳一次風機、排粉機(如圖8所示)。

圖6 爐膛壓力模擬量信號判斷

圖7 爐膛壓力保護

圖8 MFT輸出信號完善

5 結束語

隨著機組容量增加，分散控制系統在大型火電機組電廠中的重要性得到了提高，從而為大機組安全和經濟運行提供了保證。大容量機組安全、經濟運行必須依賴自動化系統進行控制，靠手動操作運行是不可想象的。1臺1 000 MW級超(超)臨界機組安全運行對熱工保護和控制系統的依賴度明顯增加，1臺機組熱工保護系統多達650余套，自動控制回路多達170余條，熱工保護和控制系統復雜性從量變產生質變，其可靠性已經成為機組安全運行至關重要的因素。

要認真貫徹DL/T 5428—2009《火力發電廠熱工保護系統設計規定》和DL/T 1083—2008《火力發電廠分散控制系統技術條件》等標準，查找系統中存在的設計施工漏洞，杜絕違反熱工保護系統獨立性原則，杜絕使用通信總線傳輸觸發停機、停爐的重要信號，以保證熱工保護系統的可靠性。

參考文獻:

［1］DL/T 5428—2009，火力發電廠熱工保護系統設計規定［S］.

［2］DL/T 1083—2008，火力發電廠分散控制系統技術條件［S］.

［3］侯子良，侯云浩.火力發電廠熱工自動化系統安全技術指南［M］.北京:中國電力出版社，2007.