靖海電廠DEH系統(tǒng)重大缺陷分析與處理

陳 運(yùn)

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽(yáng) 515223)

靖海電廠DEH系統(tǒng)重大缺陷分析與處理

陳 運(yùn)

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽(yáng) 515223)

靖海電廠自投產(chǎn)以來(lái)出現(xiàn)了OPC異常動(dòng)作、信號(hào)翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致調(diào)門(mén)異常關(guān)閉、功率回路投入造成調(diào)門(mén)異常關(guān)閉等重大缺陷，經(jīng)過(guò)詳細(xì)排查及采取有效措施，缺陷已經(jīng)消除。

DEH系統(tǒng)；OPC動(dòng)作；信號(hào)翻轉(zhuǎn)；異常減負(fù)荷

1 系統(tǒng)概述

廣東粵電靖海發(fā)電有限公司2×600 MW+2×1 000 MW機(jī)組DCS系統(tǒng)均為北京ABB貝利控制有限公司的Symphony系統(tǒng)，DEH均設(shè)計(jì)為一體化系統(tǒng)，作為一個(gè)控制站掛在DCS環(huán)網(wǎng)上，與其他控制站采用一樣的控制方式，配置了1個(gè)PCU控制柜以及2個(gè)端子柜，PCU內(nèi)配置了2對(duì)冗余BRC。

2 OPC誤動(dòng)作

2.1 OPC軟硬件介紹

軟件回路邏輯做在BRC內(nèi)，觸發(fā)OPC動(dòng)作有3個(gè)條件(或)：轉(zhuǎn)速大于3 090 r/min；轉(zhuǎn)速大于2 000 r/min時(shí)，轉(zhuǎn)速的加速度大于4 r/min每個(gè)掃描周期；汽輪機(jī)在已經(jīng)掛閘且中壓缸排汽壓力大于額定值的15%的情況下出現(xiàn)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)跳閘(甩負(fù)荷)。硬件回路通過(guò)3塊TPS02卡件及1塊TPSTU02端子板實(shí)現(xiàn)，TPSTU02上有4排繼電器，分別對(duì)應(yīng)功率負(fù)荷不平衡、OPC、低壓遮斷、高壓遮斷。3塊TPS02卡件獨(dú)立運(yùn)算，最終經(jīng)過(guò)3取2邏輯再觸發(fā)繼電器動(dòng)作。

2.2 故障情況

#1、#2機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)共發(fā)生了4次OPC異常動(dòng)作，分別是2007年10月#2機(jī)組OPC動(dòng)作、2007年11月#2機(jī)組OPC動(dòng)作、2008年10月#1機(jī)組OPC動(dòng)作、2009年5月#1機(jī)組OPC動(dòng)作。

2.3 分析處理

前3次動(dòng)作后經(jīng)檢查邏輯發(fā)現(xiàn)，2DOVERSPEED103、2DOSPACTIVE信號(hào)都沒(méi)有出現(xiàn)，基本可以判斷軟回路103%超速及甩負(fù)荷沒(méi)有發(fā)生，硬件回路故障因?yàn)槿狈ΡO(jiān)控手段，未能排除。因?yàn)榇薕PC動(dòng)作具有偶然性，而且瞬間恢復(fù)，加上監(jiān)控手段的不足，導(dǎo)致缺陷一直未能消除。為了徹底查找問(wèn)題，在邏輯中增加了每個(gè)回路動(dòng)作時(shí)的記錄點(diǎn)，考慮到我廠處于電網(wǎng)的末端，經(jīng)廠家同意將加速度動(dòng)作的觸發(fā)定值改為40 r/min每個(gè)掃描周期，把硬回路對(duì)應(yīng)的輸出繼電器觸點(diǎn)接到SOE卡件上。

在以上措施完善后，于2009年5月#1機(jī)組OPC再次動(dòng)作，經(jīng)過(guò)中試所的技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)排查邏輯回路，軟硬件回路都沒(méi)有動(dòng)作記錄。判定很可能是干擾造成誤動(dòng)，但是由于DCS系統(tǒng)的記錄比較慢，干擾觸發(fā)的保護(hù)動(dòng)作未能記錄到。為此，在機(jī)組小修期間重點(diǎn)排查了接入信號(hào)的抗干擾能力，最終發(fā)現(xiàn)DEH的3個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)使用的是同一根7芯電纜，沒(méi)有采用獨(dú)立屏蔽層，容易造成3路轉(zhuǎn)速信號(hào)之間的相互干擾，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試，證實(shí)了轉(zhuǎn)速信號(hào)的抗干擾能力很差。重新敷設(shè)3根獨(dú)立的屏蔽電纜后，OPC誤動(dòng)沒(méi)有再出現(xiàn)。

3 BRC間信號(hào)翻轉(zhuǎn)

3.1 故障情況

2011年6月6日11:05:47，#1機(jī)組DEH系統(tǒng)的“52#柜2BRC RUN OSP”報(bào)警，時(shí)間為2 s，且4個(gè)高壓調(diào)門(mén)、2個(gè)中壓調(diào)門(mén)同時(shí)小幅關(guān)閉，最大關(guān)閉幅度在10%，負(fù)荷由511 MW降到498 MW。

3.2 原因分析

經(jīng)查閱DCS相關(guān)的歷史趨勢(shì)和DEH邏輯，確認(rèn)是由“RUN”(運(yùn)行)信號(hào)在BRC間傳輸時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致的。

在DEH邏輯中，“RUN”信號(hào)在畫(huà)面上對(duì)應(yīng)一個(gè)投入按鈕，在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，汽機(jī)掛閘后，起到打開(kāi)主汽門(mén)的作用，按鈕投入后則一直保持為“1”。從圖1中看到，“RUN”信號(hào)在BRC1內(nèi)有一個(gè)DO/L上網(wǎng)點(diǎn)(運(yùn)行1)；在BRC2內(nèi)也有一個(gè)DO/L上網(wǎng)點(diǎn)(運(yùn)行2)，運(yùn)行2信號(hào)引到幾個(gè)調(diào)門(mén)開(kāi)度指令。這次異常的直接原因就是運(yùn)行2信號(hào)由“1”變成了“0”，導(dǎo)致幾個(gè)調(diào)門(mén)的指令由當(dāng)前值切到-3，但持續(xù)時(shí)間很短就恢復(fù)了。

圖1 “RUN”信號(hào)在2對(duì)BRC間的通訊示意圖

3.3 處理措施

利用檢修的機(jī)會(huì)，與廠家一同對(duì)設(shè)備的軟硬件進(jìn)行檢查及升級(jí)。梳理DEH系統(tǒng)內(nèi)BRC間通訊的重要信號(hào)，對(duì)于能引起機(jī)組擾動(dòng)等異常情況的重要信號(hào)增加3取2邏輯，防止翻轉(zhuǎn)情況的發(fā)生，即在源BRC中把信號(hào)分成3個(gè)相同信號(hào)，同時(shí)通訊到另一對(duì)BRC中再執(zhí)行3取2邏輯。對(duì)于一些不會(huì)引起機(jī)組異常情況的不涉及保護(hù)的通訊信號(hào)，增加屏蔽信號(hào)防止翻轉(zhuǎn)。

增加了3取2邏輯的信號(hào)有RUN、OPEN VV、TPR ACTIVE。增加屏蔽信號(hào)的有CLOSE MSV2 R、CLOSE MSV1 L、CLOSE RSV2 R、CLOSE RSV1 L、START CV/IV LEAK TEST、OPEN OIL TEST SOLENOID、TEST HPT 8YV、TEST HPT 5YV、TEST HPT 7YV、TEST HPT 6YV、START MSV/RSV LEAK TEST、AUTO SET TARGET、R RSV TEST、L RSV TEST、TURB TRIPPED OSP SEL。

經(jīng)過(guò)以上措施完善后，沒(méi)有再出現(xiàn)信號(hào)翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

4 功率回路投入后負(fù)荷異常減少

4.1 異常情況

2013年8月25日02:40，#4機(jī)組負(fù)荷 500 MW，運(yùn)行人員退出AGC運(yùn)行模式，投入DEH功率回路后，汽機(jī)調(diào)門(mén)迅速關(guān)小，給水流量急劇減少，導(dǎo)致“給水流量低MFT”。

4.2 分析處理

經(jīng)過(guò)詳細(xì)排查邏輯發(fā)現(xiàn)，造成此次異常減負(fù)荷的主要原因是DEH系統(tǒng)中目標(biāo)值(Target)及設(shè)定值(Setpoint)跟蹤回路的邏輯設(shè)計(jì)存在缺陷，在功率回路中目標(biāo)值跟蹤回路的運(yùn)算塊運(yùn)算順序排列不連續(xù)，如圖2所示，在塊號(hào)為1433的功能碼與塊號(hào)為1439的功能碼之間插入了塊號(hào)為1449的功能碼，由于BRC內(nèi)部掃描是按照塊號(hào)從小到大的順序進(jìn)行的，這就使得在功率回路投入后的每一個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，如果正好出現(xiàn)一次調(diào)頻動(dòng)作或者其他原因造成實(shí)際負(fù)荷波動(dòng)的情況，設(shè)定值信號(hào)也隨即發(fā)生變化，BRC繼續(xù)掃描1956以后的塊號(hào)，掃完一次再重新開(kāi)始，那么塊號(hào)1433的功能碼數(shù)值開(kāi)始變化，直到1438，但是塊號(hào)1439的功能碼數(shù)值決定于塊號(hào)1449的功能碼，而塊號(hào)1439比塊號(hào)1449先掃描，則造成塊號(hào)1439的功能碼讀了塊號(hào)1449的功能碼的上一個(gè)掃描周期的數(shù)值，則造成目標(biāo)值比設(shè)定值信號(hào)晚了一個(gè)掃描周期，那么塊號(hào)1445的功能碼就會(huì)產(chǎn)生偏差，觸發(fā)HOLD信號(hào)，使塊號(hào)1894的功能碼產(chǎn)生閉鎖。在功率回路投入后，目標(biāo)值由當(dāng)前閥位值0～100切換為當(dāng)前負(fù)荷500 MW，但是由于塊號(hào)1894的閉鎖作用，設(shè)定值信號(hào)還保持為0～100數(shù)值，在功率PID中，設(shè)定值還是0～100的閥位值，但是PV值已經(jīng)切換為當(dāng)前負(fù)荷500 MW，那么在PID的作用下，閥位指令迅速減少，直到為0。

圖2 目標(biāo)值(Target)及設(shè)定值(Setpoint)跟蹤回路示意圖

經(jīng)歷史邏輯檢查，在調(diào)試前已經(jīng)增加了塊號(hào)為1449的功能碼，而在賦功能碼塊的時(shí)候未能按照邏輯運(yùn)算的順序從小到大來(lái)賦予，造成了這次異常。經(jīng)過(guò)論證，刪除塊號(hào)1449的功能碼后，此缺陷沒(méi)有再次出現(xiàn)。DEH內(nèi)部邏輯修改必須經(jīng)過(guò)充分的論證，特別是對(duì)塊號(hào)的賦予工作必須高度重視。

5 結(jié)語(yǔ)

以上3個(gè)缺陷直接影響著汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)相關(guān)技術(shù)人員深入分析排查，已經(jīng)查明原因并采取了有效的措施，缺陷得到有效消除，為相同或類(lèi)似設(shè)備排查問(wèn)題及制定防范措施提供了參考。

2014-05-29

陳運(yùn)(1982—)，男，廣東高要人，工程師，技師，研究方向：電廠自動(dòng)控制。