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熱工技術(shù)優(yōu)化提高機(jī)組安全可靠性

文檔作者：楊延超許銳鋒張勇軍文檔來源：華潤電力焦作有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月06日
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Technology技術(shù)縱橫
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:100
-03中圖分類號:TM611
熱工技術(shù)優(yōu)化提高機(jī)組安全可靠性
 Thermal Technology Optimization of Enhancing the Safety and Reliability
楊延超,許銳鋒,張勇軍(華潤電力焦作有限公司,河南焦作454450)
止信號,送風(fēng)機(jī)未運行(信號為運行,邏輯中取反),送風(fēng)機(jī)電
摘要:隨著電力工業(yè)的發(fā)展,大容量火力發(fā)電機(jī)組已成為電網(wǎng)的主力機(jī)流<10A,三取二動作后再與另一臺送風(fēng)機(jī)的三取二動作與之后來
組,大容量機(jī)組是否安全穩(wěn)定運行將關(guān)系著電網(wǎng)的穩(wěn)定運行,更是直接關(guān)
做觸發(fā)MFT的條件,就會大大提高保護(hù)的安全可靠性。
系著整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。如何保證大容量火力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運行就變
得至關(guān)重要,熱工系統(tǒng)作為電廠的主要控制,監(jiān)視系統(tǒng),其系統(tǒng)設(shè)計是否
(2)開關(guān)量、模擬量連鎖保護(hù)信號處理
合理邏輯保護(hù)設(shè)計是否周全,設(shè)備是否可靠將直接影響到機(jī)組的安全穩(wěn)
對于某設(shè)備同一位置安裝三個測量原件的保護(hù),采用加質(zhì)量
定運行。本文結(jié)合本廠控制系統(tǒng)、聯(lián)鏡邏輯、熱工設(shè)備等方面所做技術(shù)優(yōu)
判斷的開關(guān)量三取二邏輯,即一個測點超過跳閘限值且質(zhì)量不壞
化應(yīng)用情況,介紹了熱工技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新在提高機(jī)組安全可靠性方面所起到
為一個開關(guān)量,三個開關(guān)量經(jīng)上述判斷出三個開關(guān)量后,三取二
的重要作用,為其他機(jī)組提供借鑒經(jīng)驗
動作跳閘。當(dāng)有一個測點為環(huán)質(zhì)量時,剩下兩個測點為二取一動
關(guān)鍵詞:熱工:保護(hù):聯(lián)鏡:優(yōu)化:設(shè)計:安全:可靠性
作。當(dāng)有兩個測點壞質(zhì)量時,剩下的一個測點為一取一動作
 Abstract: With the development of power industry, the large capacity thermal
對于保護(hù)采用開關(guān)量三取二邏輯的設(shè)備,當(dāng)三取二保護(hù)動
 power units has become main grid units. The safe and stable open
 fe and stable operation of large
作,三個開關(guān)量未全部動作時,延時2秒,發(fā)出開關(guān)量信號不一致
 the power grid, and is directly related報警,提醒人員加強(qiáng)該設(shè)備的維護(hù)
 economy. How to ensure the stable
對于三個開關(guān)量保護(hù)信號,當(dāng)信號質(zhì)量為好且達(dá)到保護(hù)動作
 As the main條件時,連鎖保護(hù)邏輯起作用當(dāng)信號全部為壞質(zhì)量時,進(jìn)行報
警且質(zhì)量保持,立即在一級光子牌中進(jìn)行報警,處理后再投入
 n, the rationality of the
保護(hù),根據(jù)預(yù)先設(shè)置的壞質(zhì)量保護(hù)動作退出機(jī)制進(jìn)行動作,根據(jù)
設(shè)備重要性,保護(hù)動作區(qū)別對待。
原則如下:對于重要保護(hù)(主要指主機(jī)保護(hù)),三個測點全
部故障時保護(hù)應(yīng)動作。例如:爐膛壓力低低MFT和給水流量低低
MFT,若三個信號均壞質(zhì)量時,保護(hù)動作。對于一般保護(hù)(主要
 on: Design: Safety:
指輔機(jī)保護(hù)),三個測點全部故障時保護(hù)自動退出。
對于某設(shè)備同一位置安裝兩個測量元件的保護(hù),采用一點高
高值且另一點高報警值的邏輯,即一個測點超過跳閘限值且質(zhì)量
焦作龍源電廠2×660MW超超臨界機(jī)組工程于213年正式開不壞,同時另一測點達(dá)到高報警值,當(dāng)有一個測點為壞質(zhì)量時
工建設(shè),目前機(jī)組已經(jīng)投入生產(chǎn)運營。本項目在設(shè)計初期就對控剩下的一個測點為一取一動作,當(dāng)兩個測點全部壞質(zhì)量時,根據(jù)
制系統(tǒng)、聯(lián)鎖保護(hù)、硬件設(shè)備等熱工軟、硬件系統(tǒng)進(jìn)行了大量的實際情況直接動作保護(hù)或取消保護(hù)
技術(shù)優(yōu)化設(shè)計,極大地提高了機(jī)組的安全可靠性,下邊從軟件和
(3)通過網(wǎng)絡(luò)傳遞過來的用于連鎖保護(hù)的信號
硬件兩個方面分別介紹一下熱工系統(tǒng)具體的優(yōu)化設(shè)計
對于通過網(wǎng)絡(luò)傳遞過來的用于連鎖保護(hù)的信號,增加質(zhì)量判
斷。當(dāng)信號質(zhì)量為好且達(dá)到保護(hù)動作條件時,連鎖保護(hù)邏輯起作
1控制系統(tǒng)、聯(lián)鎖保護(hù)邏輯優(yōu)化部分
用。當(dāng)信號為壞質(zhì)量時,進(jìn)行報警且壞質(zhì)量保持,立即在光字牌
(1)對于參與保護(hù)聯(lián)鎖的單個開關(guān)量信號,為了提高信號的安中進(jìn)行報警,行人員及時通知進(jìn)行處理,當(dāng)檢修人員處理后通
全可靠性,將與此開關(guān)量信號有關(guān)聯(lián)的信號也引保護(hù)聯(lián)鎖邏輯中過工程師站將信號投入運行
例如兩臺送風(fēng)機(jī)全停MFT邏輯,如果單取每臺送風(fēng)機(jī)的停止
(4)溫度信號的升速率壞質(zhì)量判斷
信號邏輯與之后來做觸發(fā)MFT的條件,當(dāng)兩個信號出現(xiàn)問題,就溫度信號作為設(shè)備重要的監(jiān)測信號,是設(shè)備運行狀態(tài)最直
很容易引起保護(hù)誤動作,如果將單個停止信號改為采用送風(fēng)機(jī)停接的表現(xiàn)之一,當(dāng)溫度超過限定值時,設(shè)備有被損的危險,需
 78 AUTOMATION PANORAMA 2016.3
要及時跳閘以保護(hù)設(shè)備。但是,當(dāng)測量元件或信號回路出現(xiàn)故障
自動切缸投入判斷邏輯:(1)高、低旁在自動;(2)發(fā)電
時,溫度可能會迅速上升,因此當(dāng)溫度變化速率超過某一限定值機(jī)已帶上負(fù)荷;(3)高壓缸第一級內(nèi)壁金屬與主汽溫度匹配
時,認(rèn)為該溫度信號處于不正確狀態(tài),避免設(shè)備誤動作。
(4)高調(diào)閥在關(guān)閉狀態(tài):(5)高旁開度大于60%,當(dāng)以上條件
本工程溫度變化速率超限壞質(zhì)量限定值設(shè)計為8C/s。處理滿足時,發(fā)出汽輪機(jī)切缸請求,允許運行人員進(jìn)行切缸操作
邏輯為,當(dāng)某溫度變化速率超過8C/s或者超出設(shè)定量程(TC
汽輪機(jī)閥位控制邏輯:當(dāng)運行人員按下切缸按鈕后,根據(jù)汽
為30C-650C,RTD為30C-400C)或者信號回路斷線時切除機(jī)啟動時的主汽壓力、主汽溫度及高旁開度,程序自動提高閥門
該溫度點的保護(hù),同時發(fā)出該信號的切除報警。待確認(rèn)該信號恢流量指令目標(biāo)值,自動提高升負(fù)荷率,使高調(diào)閥、中調(diào)閥自動開
復(fù)正常后,需要在邏輯中進(jìn)行強(qiáng)制以重新投入該溫度點的保護(hù)
啟。隨著高調(diào)閥開啟,高壓缸開始進(jìn)汽做功
(5)汽輪機(jī)切缸實現(xiàn)自動控制
高壓旁路、低壓旁路控制邏輯:(1)低旁壓力控制器在自
我廠660MW機(jī)組汽輪機(jī)采用中壓缸啟動方式機(jī)組啟動時,動狀態(tài),維持汽機(jī)啟動時再熱壓力。隨著中調(diào)門開啟再熱器壓力
高調(diào)閥不開啟,高壓缸不進(jìn)汽,由高旁來的再熱蒸汽經(jīng)中壓主汽下降,低旁壓力調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉(2)高旁壓力控制器在自動狀
閥、調(diào)閥進(jìn)入汽輪機(jī)中低壓缸,通過中壓調(diào)閥控制轉(zhuǎn)速進(jìn)行沖轉(zhuǎn),態(tài),維持汽機(jī)啟動時主汽壓力,同時接受汽機(jī)切缸指令作為前饋
直至并網(wǎng)帶負(fù)荷。經(jīng)過一定的暖機(jī)時間后,高壓缸允許進(jìn)汽,此時信號。隨著高調(diào)閥開啟,主汽壓力下降,高旁壓力調(diào)節(jié)閥會自云
需要進(jìn)行切缸操作,把經(jīng)過高旁的蒸汽,切換到高壓缸
關(guān)閉。切缸過程中,當(dāng)高調(diào)門開度大于10%時,按照0.5~1%s的
切缸的過程,既是一個開高調(diào)閥關(guān)高旁閥的過程,同時又需速率超馳關(guān)高旁壓力調(diào)節(jié)閥,直至全關(guān)閉。高旁壓力調(diào)節(jié)閥全
要減少機(jī)組負(fù)荷、主汽壓力、主汽溫度的波動,尤其需要注意高關(guān)后聯(lián)關(guān)高旁減溫水、低旁壓力及溫度調(diào)節(jié)閥
壓缸排汽溫度,避免高壓缸鼓風(fēng),排汽溫度升得過高,對汽機(jī)葉
汽輪機(jī)高壓缸排汽通風(fēng)閥(VV閥)邏輯:電機(jī)未并網(wǎng)前,
片造成傷害,甚至引發(fā)汽機(jī)跳閘。
通風(fēng)閥在汽機(jī)倒暖時自動關(guān)閉,在汽機(jī)正暖時自動打開,并網(wǎng)
我廠DEH側(cè)原設(shè)計有切缸邏輯,只需運行人員點擊切缸按鈕后,當(dāng)切缸指令發(fā)出時,如果高調(diào)門開度大于5%,自動關(guān)閉。
即可,然而邏輯設(shè)計只是把當(dāng)時的流量指令分配給高調(diào)閥,而按
高排逆止閥控制邏輯:高排逆止閥在汽機(jī)跳閘、發(fā)電機(jī)跳閘
照啟動參數(shù)啟機(jī)時,流量指令偏小,使得高調(diào)閥的開度剛好落在
或者OPC動作時自動關(guān)閉;在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時,自動開啟,保持自
自身的預(yù)啟閥行程范圍上,造成進(jìn)入高壓缸的蒸汽量過小,從而由狀態(tài)在切缸過程中,通過蒸汽壓力把閥門頂開
使得高排逆止閥無法及時開啟,高壓缸鼓風(fēng),排汽溫度上升另
汽輪機(jī)“切缸”完成判斷邏輯:(1)高旁壓力調(diào)節(jié)閥關(guān)
外,DCS側(cè)旁路系統(tǒng)以及通風(fēng)閥未設(shè)計切缸配合邏輯,切缸時需閉;(2)閥門流量指令達(dá)到目標(biāo)值:(3)逆止閥離開關(guān)位。當(dāng)
要手動關(guān)旁路閥、通風(fēng)閥,運行人員在手動操作過程中往往控制以上三個條件滿足時,程序自動發(fā)出切缸完成信號,提醒運行人
不及時,造成負(fù)荷、主汽壓力等的波動
員可以進(jìn)行下一步升負(fù)荷操作
由圖1可以看出,切缸過程中,各個參數(shù)都有較大的波動
通過優(yōu)化后,切缸“一鍵”進(jìn)行,自動完成,過程參數(shù)平
機(jī)組負(fù)荷(線1)從38.9MW至8.0M而后開始上升,主汽穩(wěn),如圖2所示
壓力(曲線2)從8.90MPa上升至9.72MPa而后又降至6.63MPa;主
汽溫度(曲線3)從512C上升至525.8C而后又降至477C高排
溫度(曲線4)由214C先上升至231C,后又上升至268C
圖2優(yōu)化后自動切缸曲線
2硬件設(shè)備技術(shù)優(yōu)化部分
圖1手動切缸曲線
(1)主機(jī)和主要輔機(jī)的主要保護(hù)聯(lián)鎖測點,采用雙測點冗
為了解決汽輪機(jī)切缸過程中參數(shù)的波動問題同時減少運行余配置
人員的操作,消除其在切缸中存在的恐懼心理,我們對邏輯進(jìn)行
如果采用單測點來聯(lián)鎖保護(hù),此測點如果出現(xiàn)故障,很容易
了一系列優(yōu)化,設(shè)計出了一套自動切缸邏輯
引起保護(hù)誤動作或者動,導(dǎo)致機(jī)組降出力或者停機(jī),采用雙測
 20163 AUTOMATION PANORAMA 79
工
 Technology
技術(shù)縱橫
點冗余配置可以提高機(jī)組的穩(wěn)定性。
靠性,單臺機(jī)組配置5臺操作員站,一臺值長站,通過對服務(wù)器
(2)DCS系統(tǒng)控制器及O模塊優(yōu)化分配
權(quán)重配置進(jìn)行冗余切換,如:操作員1、操作員2對 Serverl設(shè)置最
的成
對一些重要的成對輔機(jī)設(shè)備,控制器要分開設(shè)計,分別配置
大權(quán)重(即 Serverl正常時,這兩臺同時掛到 Serverl),在操作員
在不同的控制器中,同一個控制器內(nèi)的重要測點分配到不同的模站1配置權(quán)重 ServerServer32大于,操作員站2配置權(quán)重 Server33大
塊,極大地提高了系統(tǒng)的可靠性
于 Server22.這種配置方式在 Serverl故障時兩臺操作員站可以切到
例如參與MFT保護(hù)的折焰角人口匯集集箱前水溫1、2、3三 Server不同的,保證單臺服務(wù)器負(fù)荷率不會突然增大,同時將操
溫度測點,原設(shè)計在110控制器的C3簇的301D、302D、303D模
作員3、操作員4對 Server33設(shè)置最大權(quán)重,在操作員站3配置權(quán)重
塊,如果C3簇的C1840通訊接口模塊故障,就會導(dǎo)致整列C3簇下 Server2Serverl2大于,操作員站4配置權(quán)重 ServerlServer2大于2,極
邊的模塊設(shè)備故障,折角入口匯集集箱前水溫高引發(fā)MFT保護(hù)
大地提高系統(tǒng)可靠性。
誤動作,影響機(jī)組安全穩(wěn)定運行,鑒于此,將折焰角入口匯集集
(5)重要保護(hù)測點布置優(yōu)化
箱前水溫1、2、3三溫度測點分布到110控制器C4簇、C5簇(新
例如原設(shè)計給水流量三個變送器設(shè)計在一個保溫柜內(nèi),如果
增)不同的簇里,避免出現(xiàn)通訊接口模塊故障引起的保護(hù)誤動一個出現(xiàn)泄漏,會影響其他兩個給水流量變送器測量,將變送器
作。
分散到不同的保溫柜內(nèi),避免一個泄漏引起其他損壞,引起保護(hù)
存在以上問題的還有爐膛壓力保護(hù)、火檢冷卻風(fēng)母管壓力保誤動作或者拒動,提高系統(tǒng)可靠性。
護(hù)、給水流量保護(hù),爐膛壓力1,壓力2壓力3,火檢冷卻風(fēng)壓力
(6)取消輔機(jī)就地PLC控制,全部納入DCS系統(tǒng)控制
1壓力2、壓力3,給水流量1、流量2、流量3,以上保護(hù)測點,
PLC就地控制,設(shè)備不可靠,故障率高,也不利于運行人員
原設(shè)計都在110控制器的C3的308D、309D、30D模塊,優(yōu)化后操作,監(jiān)控,將磨煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的油站,EH油箱、潤滑
都分布到110控制器C4簇、C5簇(新增)不同的簇里,從而提高油箱、膠球清洗系統(tǒng)的就地PLC控制系統(tǒng)取消,直接進(jìn)入DCS控
了主保護(hù)的安全可靠性。
制,提高系統(tǒng)可靠性
圖3是測點分布優(yōu)化前后的對比示意圖。
(7)主要輔機(jī)調(diào)節(jié)裝置的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用分體設(shè)計
110控制器
110控制器
由于主要風(fēng)機(jī)本體振動較大,風(fēng)機(jī)液壓調(diào)節(jié)裝置的電動執(zhí)行
 C3C4
C3C4
C840C840C84
機(jī)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)由于振動原因?qū)е碌墓收?影響主要輔機(jī)的正常使
840840
301401
用,將液壓調(diào)節(jié)裝置的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制部分和執(zhí)行器機(jī)械部分
200
分開安裝,將電動控制部分單獨安裝到振動較小的位置,避免由
04404D
3040404D
504050
于長時間的振動導(dǎo)致故障,提高系統(tǒng)可靠性
05405D
06406
306040
307407
300407
300408
3結(jié)語
4090
經(jīng)過一段時間的運行情況來看,設(shè)備幾次出現(xiàn)故障,因為一
優(yōu)化前
優(yōu)化后
系列的優(yōu)化設(shè)計,最終避免了設(shè)備停運或者降出力,為機(jī)組的安
圖3測點分布優(yōu)化前后的對比示意圖全穩(wěn)定運行提供了重要的保障,總之通過一系列軟件系統(tǒng)、硬件
系統(tǒng)方面的技術(shù)優(yōu)化,大大提高了機(jī)組的安全可靠性
(3)MFT跳閘回路采用獨立的雙回路設(shè)計方案
DCS廠家常規(guī)設(shè)計的回路是將兩路MFT跳閘回路電源經(jīng)二參考文獻(xiàn):
極管切換后提供給一組繼電器跳閘回路,這種設(shè)計會成引起電廠北京ABB貝利工程有限公司 Symphony Plus系統(tǒng)使用手冊
直流電源接地查找困難以及直流環(huán)路后直流系統(tǒng)頻發(fā)接地報警的
作者簡介
原因,另外一組繼電器中的某一繼電器故障也會引起某些設(shè)備拒
動。本項目MFT跳閘繼電器采用兩套獨立直流跳閘回路方案配
楊延超(1979-),男,河南人,助工,本科,現(xiàn)就職于華潤
置,對直流回路無影響,同時一組繼電器中的某一繼電器故障也
電力焦作有限公司,主要研究方向為熱控技術(shù)。
不會引起某些保護(hù)拒動或者誤動作,保護(hù)可靠性大大提高。
許銳鋒(1983-),男廣東人,助工,本科,現(xiàn)就職于華潤
電力焦作有限公司,主要研究方向為熱控技術(shù)。
(4)DCS服務(wù)器采用3冗余設(shè)計
張勇軍(1973-),男,河南人,中級職稱,本科,現(xiàn)就職于
本項目DCS系統(tǒng)服務(wù)器采用3余設(shè)計,大大提高了系統(tǒng)可華潤電力焦作有限公司,主要研究方向為熱控技術(shù)
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