新鄉豫新發電有限責任公司＃6、7機組熱控聯鎖保護的優化

李運明 郭海麗 藺新發

【摘 要】本文總結了國電投新鄉豫新發電有限責任公司兩臺330MW機組近幾年來熱工控制系統中部分重要信號、組態邏輯及回路的改造及優化，改造后效果良好，提高了聯鎖保護的可靠性，使熱控系統更符合“二十五項反措”及相關技術監督要求，保證了機組安全運行。

【關鍵詞】 聯鎖? ?保護 ?誤動 ?信號 ?邏輯 ?控制回路 ?優化

一、引言

熱控聯鎖保護是火電廠實現安全可靠運行的重要一環，聯鎖保護系統如果不夠完善可靠，輕則引起主輔設備的誤動作或拒動作，重則在異常工況下導致設備損壞或人員傷亡事故.為了確保熱控聯鎖保護系統的完善和可靠運行，本文結合新鄉豫新發電有限責任公司多年來熱控部分重要信號、聯鎖保護、控制回路在運行維護中暴露出來的問題，就聯鎖保護系統中隱含的部分不合理之處進行探討，并對其進行優化。

二、部分重要信號、邏輯及控制回路已優化項目：

1 、重要輔機軸承溫度聯鎖保護的優化

豫新公司三大輔機（引風、送風、一次風機）、磨煤機、汽泵及凝泵等重要設備均采用大量PT100熱電阻溫度元件參與聯鎖保護，由于測量一次元件安裝位置、接線盒易受轉動機械震動、灰塵影響，很容易發生接觸不良或斷線等故障，DCS系統上該溫度測點示值急劇變化。在實際生產現場，溫度保護有采用單溫度測點、雙溫度測點和三溫度測點三種情況。

1.1、單溫度測點

對單溫度測點輔機而言，原單點溫度保護邏輯如圖1所示，正常情況下溫度測點具有不突變的特性，而回路中間環節的某個接線端子松動會使溫度急劇升高，但該保護邏輯無法將之與測點溫度的緩慢上升加以區分，將可能導致跳閘信號輸出，引起設備誤跳。

為此，利用DCS組態慢信號保護模塊功能塊（SAIPro），該功能塊既能設置跳閘值也具有溫度速率判斷邏輯功能。原單點溫度保護邏輯改為如圖2所示，當某一溫度變化速率超過5℃/s時，屏蔽掉此溫度點，防止保護誤動作，并發出光字牌報警。

1.2、雙溫度測點

具備雙溫度測定的軸承，原溫度保護邏輯為：只要任一測點溫度達到跳閘值就輸出跳閘信號，因此存在誤動可能，現對此類設備的溫度保護進行了優化，并加入了速率判斷邏輯。

（1）當一測點溫度超過跳閘值，與另一點超過報警值，即輸出跳閘信號;

（2）當一測點溫度超過報警值，與另一點超過跳閘值，即輸出跳閘信號。

1.3、三溫度測點

對于三溫度測點輔機的溫度保護，原保護邏輯同雙溫度測點一樣，當任一測點溫度達到跳閘值，就輸出跳閘信號，也存在誤動可能。因此采用“三取二”進行優化，并加入速率判斷邏輯。

2、小汽輪機軸承振動聯鎖保護的優化

豫新電廠小汽機振動保護采用現場振動信號采集后經前置放大器處理后，進入汽輪機監控系統（MTSI）進行數據處理，本承的X向和Y向振動信號配置在一個振動模件（雙通道），再經邏輯判斷，最終跳閘信號送至METS系統進行緊急跳閘。原軸振測點為單點保護，即任一軸承的任一振動測點超過跳閘值，就輸出跳閘信號，因此存在誤動可能。2018年3月，在小機外置式軸振探頭安裝標識牌工作中，操作不當，使用電動螺絲刀緊固標識牌的管掐，造成#7機B小機1X軸振信號急劇上升，導致保護誤動，機組RB動作。

對此，將小機的軸振保護改為如圖3所示邏輯，任一軸承的一向振動值超過跳閘值和本軸另一向振動達到報警值相“與”后輸出跳閘信號，同時加入信號品質判斷功能，并在MTSI系統將本軸的X、Y向軸振信號分別配置在不同的模件上，例如將1X/2Y分配在一卡件，2X/1Y分配在一卡件，以此類推，進一步提高保護可靠性。

3、重要輔機涉及進/出口閥門全關保護邏輯

爐側的重要風機或機側的重要水泵在運行過程中，如果其進或口門突然關閉，要聯跳風機或泵，例如凝泵出口門、汽泵排汽電動門、前置泵入口電動門、開式泵出口電動門等。在實際運行過程中，熱工邏輯可能出現閥門全關狀態瞬間觸發的現象，此類故障一般是由閥門控制回路故障或信號線間短路引起的，造成不必要的輔機跳閘、RB等現象。對此，將保護邏輯修改為如圖4所示，閥門開信號消失且關狀態出現來設置保護，既能有效的防止誤動，又能真實反應閥門關閉的過程，從而更好地保護輔機。

4、重要輔機設備停信號邏輯

MFT保護邏輯中，六大風機停信號為SOE類型，該類型信號存在不能翻轉現象，因此需要增加風機運行信號取反和電流信號作為輔助判斷。風機停運、風機運行信號取反、風機不出力（電流小于設定值），“三取二”判斷，表示風機停止狀態（見圖5）。

5、三個冗余模擬量信號保護邏輯

由于單測點保護的較高誤動特性，現代大型機組對水位、壓力、流量、轉速等重要模擬量信號采用3個獨立取樣點，并將冗余測點布置在不同的模件上，信號“三取中”后進行邏輯運算。需要特別注意三選一功能塊相關參數的設定，如果設定不好就會引起參數的波動。以上海新華系統中THRSEL選擇器為例，測點間的偏差越限（DB的設置值）及測點品質情況，均會使選擇器的輸出發生變化。因此不建議信號“三取中”后進行高低判斷，再輸出跳閘信號，可優化為信號先分別進行高低判斷，再“三取二”邏輯判斷（見圖6）。

6、火檢冷卻風壓力低動作MFT邏輯優化

鍋爐FSSS控制系統中的火檢冷卻風壓力低動作MFT，原邏輯為#1、3、4角火檢冷卻風母管壓力低1.5KPa（三取二）與兩臺火檢風機均停，延時30S后動作MFT停爐。主要是為了防止火檢冷卻風壓力低時燒毀FSSS系統的火焰探頭，造成全爐膛無火MFT，從而使損失更大。但現邏輯存在一些問題，如當兩臺火檢風機運行反饋信號故障（接點粘連等）或風機入口堵塞及電機、機械故障等，雖然電機已合閘，但實際風壓低，還存在風機運行反饋信號等，均會造成火檢冷卻風壓力低動作MFT保護拒動，從而燒毀火焰探頭。取消兩臺火檢風機均停邏輯判斷，直接由#1、3、4角火檢冷卻風母管壓力低1.5KPa（三取二）延時30S動作MFT，增加了保護動作可靠性。

7、發電機斷水保護改進

發電機斷水保護邏輯設置為定子冷卻水流量低30t/h，三取二保護動作，延時30秒，送至電氣發電機跳閘。原設計發電機定子冷卻水流量測量方式為流量變送器、三個流量開關（斷水保護用）公用一個節流孔板，而且從節流孔板引出的正、負壓差壓管路只有一路，其上連接了以上四個測量、保護設備。這樣設計存在嚴重事故隱患，因為每套測量、保護設備均設有三閥組，正常運行中如果其中一個三閥組的平衡門漏泄或人為誤操作，會使正、負壓差壓管路差壓減小，造成DCS中流量計指示偏小，斷水保護開關誤動作，發電機誤跳閘。

因此對此節流孔板上進行了更換，采用三對取壓孔的孔板，即接出三路正、負壓差壓管路，將三個流量開關（斷水保護用）分開接引，防止發電機斷水保護誤動作發生。

8、汽輪機直流潤滑油泵增加低油壓硬保護回路

豫新電廠#6、7汽輪機直流潤滑油泵低油壓保護邏輯，為潤滑油壓降為0.12MPa時聯鎖啟動交流潤滑油泵，潤滑油壓降為0.10MPa時汽輪機跳閘并聯鎖啟動直流潤滑油泵，其聯動為壓力控制器接點進入DCS運算、判斷后通過DCS系統DO點控制直流油泵的啟動。根據事故案例及《分散控制系統設計和配置原則》中相關要求，為避免DCS控制系統失靈時發生潤滑油泵不能及時聯啟，造成斷油燒瓦事故的發生，增加低油壓硬保護回路，在DCS失靈時由低油壓硬保護回路不經DCS系統直接啟動直流潤滑油泵，保證機組安全。此優化方案，也在小汽輪機直流潤滑油泵低油壓保護回路中實施。

9、增加獨立于DCS系統外的電源失去報警

根據省公司技術監控的要求，為保證機組DCS系統在DCS系統主備電源消失的狀態下仍然能夠發出報警信息，及時提醒運行及檢修人員注意并采取必要的安全措施，保證機組安全運行，對機組DCS系統電源消失報警進行改造。原設計機組DCS系統供電電源有兩路，分別取自保安段電源和UPS段電源;當DCS電源消失，在DCS光字牌報警中將有“DCS 系統UPS段失電報警”、“DCS系統保安段失電報警”，無獨立于DCS系統外電源失電報警。如圖7所示，在電源柜內增加電源監視繼電器（JR1、JR2），當UPS或保安段電源失去時，電鈴控制回路接通，電鈴報警。報警回路電源取自柜內新華公司電源切換裝置的輸出電源，保證可靠性。

三、優化效果

近幾年，通過對豫新電廠熱工聯鎖保護邏輯、回路的持續優化，收到了較好的效果，大幅降低了保護拒動、誤動的次數，從根本上保證了機組的安全運行。

四、結束語

以上以豫新電廠#6、7號機組近幾年的生產實際為例，探討了熱控聯鎖保護控制邏輯、回路優化的策略，增加了機組及重要輔機運行的可靠性。但隨機組運行時間的增加，一些問題還會相繼暴露，因此還要認真對照新版標準（“二十五項反措”、“熱工控制系統技術規定”等）及其他廠事故經驗教訓，對控制系統進行仔細核查，對不符合要求的控制邏輯、回路繼續進行優化，保證熱工自動控制、聯鎖保護的可靠，保證機組的安全運行。

參考文獻

[1]《火力發電廠熱工控制系統設計技術規定》（DL/T 5175—2018）;

[2]《分散控制系統設計和配置原則》（DL/T 975—2010）;

[3]《火力發電廠鍋爐爐膛安全監控系統設計技術規定》（DLGJ116—93）;

[4]《火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程》（DL/T774-2018）.