MFT跳閘繼電器模件控制電源改造分析

王晶晶

(神華國華北京熱電分公司,北京 100025)

神華國華北京熱電分公司裝有兩臺德國ABB公司生產的DKEH－1DN31型200MW凝汽抽汽式汽輪機，為提高供熱可靠性，機組配置方式為兩爐一機，四臺鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產的HG-410/9.8-YM1型自然循環汽包爐，兩臺機組于1999年底投產。

兩臺機組的控制系統均采用ABB公司的PROCONTROL P型分散控制系統。其中鍋爐保護是由Procontrol P系統中的Procontrol PF來實現的。該保護系統采用“三取二”邏輯，從每個信號的采集、邏輯判斷、到跳閘出口均為“三取二”設計配置方式。同時保護系統又設置軟保護和硬保護兩種，軟保護即通過信號輸入模件采集就地儀表的測量信號，進行濾波、AD轉換等信號處理后,由邏輯運算模件不斷地按照既定的程序進行邏輯判斷和運算,如果出現異常工況,立即發出停止命令,驅動設備停止繼電器去停止設備運行，從而達到保護設備的目的；硬保護則通過同樣的信號處理，一旦出現異常工況,立即發出保護指令，通過跳閘繼電器模件的輸出去驅動跳閘保護繼電器，使跳閘繼電器的線圈失電，直接切斷設備的供電，從而實現對設備的保護。

2 跳閘繼電器控制回路介紹

2.1 跳閘繼電器模件說明

每塊跳閘繼電器模件有9個通道，前8個通道是控制功能通道，分別與保護命令輸出驅動模件的z18端子連接，受驅動模件控制。第9通道是特殊功能通道，作為鍋爐被動跳閘使用。跳閘繼電器模件采用了相鄰三塊模件一組的配置方式，如圖3所示。每臺鍋爐的保護柜中都配有9塊跳閘繼電器模件，分別組成三組，通過三取二判斷后，輸出跳閘信號。每塊模件有8個控制功能通道，因此每組最多可提供8個24VDC跳閘信號給跳閘繼電器。跳閘繼電器模件的24VDC供電電源由保護柜的24VDC電源提供，通過電源空開進行控制。每相鄰三塊模件組成一組，其供電電源都由同一個電源開關控制，通過此開關來控制繼電器模件的失電和斷電。圖1右側的三塊模件是保護命令輸出驅動模件，中間的三塊模件是保護柜KA站跳閘繼電器模件。三塊繼電器模件相同通道的接點互相連接形成三取二的無源接點回路，圖左上角的US和Z端子為繼電器模件提供24VDC電源，圖的左下角兩根線作為跳閘繼電器的24VDC控制電源通過三個跳閘繼電器模件進行三取二判斷后輸出去跳閘繼電器回路。

2.2 跳閘繼電器回路

每個設備的跳閘繼電器一般設計為兩個，如圖2所示。兩個繼電器的線圈端并聯或串聯，受跳閘繼電器模件驅動。一般情況單向驅動設備這兩個繼電器輸出接點采用常開接點串聯方式，雙向驅動設備這兩個繼電器輸出接點采用常閉接點并聯，最后將接點接入設備的電氣控制回路。鍋爐正常運行時，兩個跳閘繼電器的線圈長期處于帶電狀態，單向驅動設備的這兩個常開接點閉合，設備處于運行狀態，而雙向驅動的設備這兩個繼電器常閉接點斷開，設備處于運行狀態。當跳閘繼電器模件輸出的24VDC控制電源消失后，跳閘繼電器動作，跳閘繼電器所控制的設備跳閘。

3 跳閘繼電器模件控制回路存在的問題

圖1 保護輸出繼電器模件接線圖

圖2 跳閘繼電器接線圖

神華國華北京熱電#1—#4爐MFT所有跳閘繼電器模件的24VDC供電電源均由各自鍋爐保護柜的三個電源開關F11、F12、F13控制。其中驅動各層主給粉電源、備用給粉電源以及12個給粉機電源跳閘繼電器模件的供電電源都由開關F12控制，驅動A、B排粉機，左、右側主汽門的跳閘繼電器模件的供電電源都由開關F13控制。為了保證跳閘繼電器模件供電電源的可靠性，鍋爐保護柜的三個電源開關F11、F12、F13的上口供電均設計為兩路冗余的24VDC電源，但經過開關控制后均輸出為一路24VDC電源，在開關故障情況時，將導致跳閘繼電器模件的供電電源失去，模件停止運行，模件所控制的設備跳閘。當開關F12故障斷開時，各層給粉電源失去，12個給粉機全停導致鍋爐滅火。當開關F13故障斷開時，左、右側主汽門的跳閘繼電器模件失電，左、右側主汽門關閉，導致鍋爐滅火。從上述的分析可以看出，跳閘繼電器模件的供電電源雖然設計為兩路冗余電源，但是并未實現真正的冗余。使系統存在著單個電源控制開關故障而導致鍋爐滅火的設計缺陷。

4 針對系統存在的問題提出改造方案

為了保證鍋爐的正常運行中，單一電源開關故障斷開時，不發生鍋爐滅火情況，決定將F11、F12或F13電源開關所控制的設備合理分配。考慮到原設計中F11開關所控制的均為角氣閥等鍋爐點火過程需要啟動的設備，在鍋爐的正常運行中，即使出現故障也不會對鍋爐的運行產生影響，因此F11開關下控制的設備保持原設計不變，將F12和F13下所控制的設備合理的分配到三個開關的控制中去。

4.1 給粉機電源控制分配

原設計中，一、二、三層給粉機電源跳閘繼電器模件的供電電源都由開關F12控制，因此將一層給粉機電源跳閘繼電器模件的供電電源改為開關F11控制，三層給粉機電源跳閘繼電器模件的供電電源改為開關F13控制，實現了一、二、三層給粉機電源跳閘繼電器模件供電電源的分開控制。這樣做的優點是任一開關故障斷開只停止該層給粉機，不會導致全爐膛滅火。

圖3 跳閘繼電器模件布置

4.2 給粉電源控制分配

將主給粉電源和備用給粉電源跳閘繼電器模件的供電電源分別由開關F12、F13控制，保證了單一開關故障斷開時有一路給粉電源能夠正常工作。

4.3 主汽門控制分配

將左側主汽門和右側主汽門跳閘繼電器模件的供電電源分別由開關F12、F13控制。避免了單一開關故障斷開時左、右側主汽門全部關閉。

4.4 排粉機控制分配

將A排粉機和B排粉機電源跳閘繼電器模件的供電電源分別由開關F12、F13控制，保證了單一開關故障斷開時有一臺排粉機能夠正常工作。

5 改造后的實驗及結論

利用機組檢修的機會，按照制定的改造方案分別對1—4鍋爐MFT跳閘繼電器模件的24VDC供電電源進行了改造，并在改造后進行了實驗。實驗的方法是，首先將鍋爐MFT保護復位，使跳閘繼電器模件帶電，然后斷開跳閘繼電器模件的供電電源開關F11 ，檢查跳閘繼電器模件和跳閘繼電器的帶電情況，確認除F11開關所控制的跳閘繼電器模件和跳閘繼電器失電外，其它跳閘繼電器模件和跳閘繼電器均帶電后，將F11開關合閘，合閘后確認所有跳閘繼電器模件和跳閘繼電器全部帶電。對F12、F13開關進行相同的拉合實驗，跳閘繼電器模件和跳閘繼電器動作正常。

#1—#4爐鍋爐MFT跳閘繼電器模件電源改造后，電源控制開關F11、F12、F13所控制的設備得到了合理的分配，排除了單一MFT跳閘繼電器電源控制開關故障而導致鍋爐滅火的安全隱患。

結語

神華國華北京熱電鍋爐MFT跳閘繼電器模件控制電源存在著設計缺陷，技術人員經過對該系統控制回路的研究分析，制定出合理的改造方案并進行實施。解決了生產系統的一項安全隱患。通過上述問題提醒我們，生產系統的設計中存在著一些問題需要技術人員去深入研究并進行優化。

[1]ABB系統手冊（內部資料） [Z].

[2]劉永紅.鍋爐MFT硬繼電器回路可靠性分析與改造[J].陜西電力，2010（03）.