新乡豫新发电有限责任公司＃6、7机组热控联锁保护的优化
李运明 郭海丽 蔺新发
【摘 要】本文总结了国电投新乡豫新发电有限责任公司两台330MW机组近几年来热工控制系统中部分重要信号、组态逻辑及回路的改造及优化，改造后效果良好，提高了联锁保护的可靠性，使热控系统更符合“二十五项反措”及相关技术监督要求，保证了机组安全运行。
【关键词】 联锁 保护 误动 信号 逻辑 控制回路 优化
一、引言
热控联锁保护是火电厂实现安全可靠运行的重要一环，联锁保护系统如果不够完善可靠，轻则引起主辅设备的误动作或拒动作，重则在异常工况下导致设备损坏或人员伤亡事故.为了确保热控联锁保护系统的完善和可靠运行，本文结合新乡豫新发电有限责任公司多年来热控部分重要信号、联锁保护、控制回路在运行维护中暴露出来的问题，就联锁保护系统中隐含的部分不合理之处进行探讨，并对其进行优化。
二、部分重要信号、逻辑及控制回路已优化项目：
1 、重要辅机轴承温度联锁保护的优化
豫新公司三大辅机（引风、送风、一次风机）、磨煤机、汽泵及凝泵等重要设备均采用大量PT100热电阻温度元件参与联锁保护，由于测量一次元件安装位置、接线盒易受转动机械震动、灰尘影响，很容易发生接触不良或断线等故障，DCS系统上该温度测点示值急剧变化。在实际生产现场，温度保护有采用单温度测点、双温度测点和三温度测点三种情况。
1.1、单温度测点
对单温度测点辅机而言，原单点温度保护逻辑如图1所示，正常情况下温度测点具有不突变的特性，而回路中间环节的某个接线端子松动会使温度急剧升高，但该保护逻辑无法将之与测点温度的缓慢上升加以区分，将可能导致跳闸信号输出，引起设备误跳。
为此，利用DCS组态慢信号保护模块功能块（SAIPro），该功能块既能设置跳闸值也具有温度速率判断逻辑功能。原单点温度保护逻辑改为如图2所示，当某一温度变化速率超过5℃/s时，屏蔽掉此温度点，防止保护误动作，并发出光字牌报警。
1.2、雙温度测点
具备双温度测定的轴承，原温度保护逻辑为：只要任一测点温度达到跳闸值就输出跳闸信号，因此存在误动可能，现对此类设备的温度保护进行了优化，并加入了速率判断逻辑。
（1）当一测点温度超过跳闸值，与另一点超过报警值，即输出跳闸信号;
（2）当一测点温度超过报警值，与另一点超过跳闸值，即输出跳闸信号。
1.3、三温度测点
对于三温度测点辅机的温度保护，原保护逻辑同双温度测点一样，当任一测点温度达到跳闸值，就输出跳闸信号，也存在误动可能。因此采用“三取二”进行优化，并加入速率判断逻辑。
2、小汽轮机轴承振动联锁保护的优化
豫新电厂小汽机振动保护采用现场振动信号采集后经前置放大器处理后，进入汽轮机监控系统（MTSI）进行数据处理，本承的X向和Y向振动信号配置在一个振动模件（双通道），再经逻辑判断，最终跳闸信号送至METS系统进行紧急跳闸。原轴振测点为单点保护，即任一轴承的任一振动测点超过跳闸值，就输出跳闸信号，因此存在误动可能。2018年3月，在小机外置式轴振探头安装标识牌工作中，操作不当，使用电动螺丝刀紧固标识牌的管掐，造成#7机B小机1X轴振信号急剧上升，导致保护误动，机组RB动作。
对此，将小机的轴振保护改为如图3所示逻辑，任一轴承的一向振动值超过跳闸值和本轴另一向振动达到报警值相“与”后输出跳闸信号，同时加入信号品质判断功能，并在MTSI系统将本轴的X、Y向轴振信号分别配置在不同的模件上，例如将1X/2Y分配在一卡件，2X/1Y分配在一卡件，以此类推，进一步提高保护可靠性。
3、重要辅机涉及进/出口阀门全关保护逻辑
炉侧的重要风机或机侧的重要水泵在运行过程中，如果其进或口门突然关闭，要联跳风机或泵，例如凝泵出口门、汽泵排汽电动门、前置泵入口电动门、开式泵出口电动门等。在实际运行过程中，热工逻辑可能出现阀门全关状态瞬间触发的现象，此类故障一般是由阀门控制回路故障或信号线间短路引起的，造成不必要的辅机跳闸、RB等现象。对此，将保护逻辑修改为如图4所示，阀门开信号消失且关状态出现来设置保护，既能有效的防止误动，又能真实反应阀门关闭的过程，从而更好地保护辅机。
4、重要辅机设备停信号逻辑
MFT保护逻辑中，六大风机停信号为SOE类型，该类型信号存在不能翻转现象，因此需要增加风机运行信号取反和电流信号作为辅助判断。风机停运、风机运行信号取反、风机不出力（电流小于设定值），“三取二”判断，表示风机停止状态（见图5）。
5、三个冗余模拟量信号保护逻辑
由于单测点保护的较高误动特性，现代大型机组对水位、压力、流量、转速等重要模拟量信号采用3个独立取样点，并将冗余测点布置在不同的模件上，信号“三取中”后进行逻辑运算。需要特别注意三选一功能块相关参数的设定，如果设定不好就会引起参数的波动。以上海新华系统中THRSEL选择器为例，测点间的偏差越限（DB的设置值）及测点品质情况，均会使选择器的输出发生变化。因此不建议信号“三取中”后进行高低判断，再输出跳闸信号，可优化为信号先分别进行高低判断，再“三取二”逻辑判断（见图6）。
6、火检冷却风压力低动作MFT逻辑优化
锅炉FSSS控制系统中的火检冷却风压力低动作MFT，原逻辑为#1、3、4角火检冷却风母管压力低1.5KPa（三取二）与两台火检风机均停，延时30S后动作MFT停炉。主要是为了防止火检冷却风压力低时烧毁FSSS系统的火焰探头，造成全炉膛无火MFT，从而使损失更大。但现逻辑存在一些问题，如当两台火检风机运行反馈信号故障（接点粘连等）或风机入口堵塞及电机、机械故障等，虽然电机已合闸，但实际风压低，还存在风机运行反馈信号等，均会造成火检冷却风压力低动作MFT保护拒动，从而烧毁火焰探头。取消两台火检风机均停逻辑判断，直接由#1、3、4角火检冷却风母管压力低1.5KPa（三取二）延时30S动作MFT，增加了保护动作可靠性。
7、发电机断水保护改进
发电机断水保护逻辑设置为定子冷却水流量低30t/h，三取二保护动作，延时30秒，送至电气发电机跳闸。原设计发电机定子冷却水流量测量方式为流量变送器、三个流量开关（断水保护用）公用一个节流孔板，而且从节流孔板引出的正、负压差压管路只有一路，其上连接了以上四个测量、保护设备。这样设计存在严重事故隐患，因为每套测量、保护设备均设有三阀组，正常运行中如果其中一个三阀组的平衡门漏泄或人为误操作，会使正、负压差压管路差压减小，造成DCS中流量计指示偏小，断水保护开关误动作，发电机误跳闸。
因此对此节流孔板上进行了更换，采用三对取压孔的孔板，即接出三路正、负压差压管路，将三个流量开关（断水保护用）分开接引，防止发电机断水保护误动作发生。
8、汽轮机直流润滑油泵增加低油压硬保护回路
豫新电厂#6、7汽轮机直流润滑油泵低油压保护逻辑，为润滑油压降为0.12MPa时联锁启动交流润滑油泵，润滑油压降为0.10MPa时汽轮机跳闸并联锁启动直流润滑油泵，其联动为压力控制器接点进入DCS运算、判断后通过DCS系统DO点控制直流油泵的启动。根据事故案例及《分散控制系统设计和配置原则》中相关要求，为避免DCS控制系统失灵时发生润滑油泵不能及时联启，造成断油烧瓦事故的发生，增加低油压硬保护回路，在DCS失灵时由低油压硬保护回路不经DCS系统直接启动直流润滑油泵，保证机组安全。此优化方案，也在小汽轮机直流润滑油泵低油压保护回路中实施。
9、增加独立于DCS系统外的电源失去报警
根据省公司技术监控的要求，为保证机组DCS系统在DCS系统主备电源消失的状态下仍然能够发出报警信息，及时提醒运行及检修人员注意并采取必要的安全措施，保证机组安全运行，对机组DCS系统电源消失报警进行改造。原设计机组DCS系统供电电源有两路，分别取自保安段电源和UPS段电源;当DCS电源消失，在DCS光字牌报警中将有“DCS 系统UPS段失电报警”、“DCS系统保安段失电报警”，无独立于DCS系统外电源失电报警。如图7所示，在电源柜内增加电源监视继电器（JR1、JR2），当UPS或保安段电源失去时，电铃控制回路接通，电铃报警。报警回路电源取自柜内新华公司电源切换装置的输出电源，保证可靠性。
三、优化效果
近几年，通过对豫新電厂热工联锁保护逻辑、回路的持续优化，收到了较好的效果，大幅降低了保护拒动、误动的次数，从根本上保证了机组的安全运行。
四、结束语
以上以豫新电厂#6、7号机组近几年的生产实际为例，探讨了热控联锁保护控制逻辑、回路优化的策略，增加了机组及重要辅机运行的可靠性。但随机组运行时间的增加，一些问题还会相继暴露，因此还要认真对照新版标准（“二十五项反措”、“热工控制系统技术规定”等）及其他厂事故经验教训，对控制系统进行仔细核查，对不符合要求的控制逻辑、回路继续进行优化，保证热工自动控制、联锁保护的可靠，保证机组的安全运行。
参考文献
[1]《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》（DL/T 5175—2018）;
[2]《分散控制系统设计和配置原则》（DL/T 975—2010）;
[3]《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统设计技术规定》（DLGJ116—93）;
[4]《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》（DL/T774-2018）.
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