热工重要保护系统信号的功能完善

商海国，李娟

(华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261204)

0 引言

随着火电机组容量的增大和参数的提高，机组的安全运行对热工保护和控制系统的依赖度明显增加。“热控保护误动是第一杀手”，因为超(超)临界机组主蒸汽压力和温度高在运行中会造成固体颗粒侵蚀而产生管壁腐蚀。当机组启、停时，汽温的急剧变化容易造成管壁表皮脱落而堵塞过热器管缩孔，这些因素常常是导致超(超)临界机组频繁发生严重爆管的主要原因。国电发［2000］589号文《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》和参考文献［1－2］等法规、文件对热工保护和控制系统提出了严格的要求，华电国际电力股份有限公司先后于2008，2009和2011年下发了补充反事故技术措施的有关文件，对防止热工保护误动提出了更高的要求，对防止电力生产重大事故，保证电厂安全、经济运行发挥了重要作用。

华电潍坊发电有限公司(以下简称潍坊公司)根据最新技术的发展，对现场锅炉炉膛安全保护系统FSSS(Furnace Safeguard Supervisory System)和汽轮机危急遮断保护系统ETS(Emergency Trip System)等重要保护系统进行了检查，使重要保护信号得到进一步了完善，保证了系统的安全、可靠运行。

1 FSSS硬保护系统的完善

［3］明确指出:“对于采用开关量仪表输入信号直接接入机组继电器跳闸回路，应三重冗余配置且应定期进行动态试验”。华电潍坊发电有限公司原有的FSSS硬保护回路中的“手动紧急停炉”指令是由2个紧急停炉按钮串接(如图1所示)后由控制台送至FSSS硬保护柜，虽有效防止了误操作，但也会有单个按钮故障或连接电缆故障时存在保护误动或拒动的危险。

图1 改造前的控制回路系统

为提高系统的可靠性，同时考虑到控制台内安装空间有限，潍坊公司技术人员经过认真分析，采用了2×2冗余的控制方案:紧急停炉按钮各增加1副常开接点并将2个紧急停炉按钮的4副常开接点全部送至FSSS硬保护柜，在FSSS硬保护柜内实现2×2冗余，如图2所示。

图2 改造后的控制回路系统

该控制方案有效防止了误操作，同时在任何一副接点故障或电缆故障时，控制回路仍能可靠、正确动作。

图3 FSSS炉膛正压高信号异常报警

2 重要冗余信号故障报警功能完善

根据过程自动化技术交流中心提交的《1 000 MW级超(超)临界机组控制系统及其自主化问题调查报告》，应设置冗余信号判错逻辑。华电国际电力股份有限公司《2011—2012年度重点补充反事故技术措施》2.2.3条要求“对于三取二信号表决回路，需增加信号不同步报警，即当1个信号的状态与其他2个信号状态不一致时，发出报警，避免故障扩大保护误动”。潍坊公司对锅炉炉膛安全保护系统及汽轮机危急遮断系统中采用的大量三取二冗余开关量信号完善了信号异常报警(如图3所示)，当3个信号中的2个信号不一致时，会发出声光报警及时提醒运行人员和检修人员，及时消除设备缺陷，防止信号误动。图3中Xor为异或块，当2个输入信号不一致时，Xor输出为1;Qor NUM=1为多输入或块，当任意一个输入信号为1时，输出为1;为防止因就地开关动作时间不一致造成信号误发，加一二秒的设备动作时间差。

3 重要辅机停止信号判断

送风机、引风机等重要辅机设备由于开关的辅助触点有限，要实现信号的冗余存在一定困难，但这些设备的地位又举足轻重，轻则会造成机组快速减负荷RB(Run Back)，重则会造成机组跳闸。为此根据《火力发电厂热工自动化系统安全技术指南》中指出的“对于因测点原因无法冗余的重要保护信号，应采用其他相关信号进行逻辑判断以提高该保护信号的可信度。”和《华电国际2008—2009重点补充反事故技术措施》中热控专业防止热工保护拒动、误动的措施“进入DCS的重要辅机停止判断逻辑应修改为:‘停止’、‘运行取非’以及‘电流信号小于5 A’3路信号3取2算法作为‘停止’信号”的要求，对重要辅机的停止信号进行了逻辑判断，将RB、顺序控制系统(SCS)中主要辅机停止信号全部换为逻辑运算信号(如图4所示)，并对FSSS中的吸风机停止信号与逻辑运算信号进行比较，当2个信号不一致时，及时进行“FSSS重要保护信号异常”声光报警(如图5所示)，提醒运行、检修人员检查、消除故障。图4中QOR NUM=2为多输入或块，当输入信号有2个或2个以上为1时输出为1。

4 其他重要信号的处理方案

由于在正常运行中无法对开关量信号进行监视，检修及运行人员不易判断开关是否工作正常。因此，炉膛压力开关、真空开关等主重要保护用开关除在检修时要认真检查校验外，应建立重要开关取样管路定期吹扫制度，在日常维护中加强对炉膛压力开关取样管路的吹扫。充分利用分散控制系统(DCS)信号共享的优点，将炉膛压力变送器模拟量信号进行质量判断后作为炉膛压力保护的后备手段(如图6、图7所示)。在图6中，TQ为模拟量质量判断功能块，当所监测的模拟量为好点时，输出为1;Qor NUM=2为多输入或块，当输入信号有2个或2个以上为1时，输出为1。

FSSS，ETS的输出指令因信号动作后联动设备较多，为提高设备的可靠性，不同系统间的联络信号都采用了三冗余设置。如MFT至SCS的指令，原设计只有一路软MFT信号由FSSS控制器接入SCS控制直接联动一次风机、排粉机等设备。现又由FSSS硬保护柜输出一路硬MFT信号至SCS，并与网上通讯点、软MFT信号进行三取二逻辑运算后再联跳一次风机、排粉机(如图8所示)。

图6 炉膛压力模拟量信号判断

图7 炉膛压力保护

图8 MFT输出信号完善

5 结束语

随着机组容量增加，分散控制系统在大型火电机组电厂中的重要性得到了提高，从而为大机组安全和经济运行提供了保证。大容量机组安全、经济运行必须依赖自动化系统进行控制，靠手动操作运行是不可想象的。1台1 000 MW级超(超)临界机组安全运行对热工保护和控制系统的依赖度明显增加，1台机组热工保护系统多达650余套，自动控制回路多达170余条，热工保护和控制系统复杂性从量变产生质变，其可靠性已经成为机组安全运行至关重要的因素。

要认真贯彻DL/T 5428—2009《火力发电厂热工保护系统设计规定》和DL/T 1083—2008《火力发电厂分散控制系统技术条件》等标准，查找系统中存在的设计施工漏洞，杜绝违反热工保护系统独立性原则，杜绝使用通信总线传输触发停机、停炉的重要信号，以保证热工保护系统的可靠性。

参考文献:

［1］DL/T 5428—2009，火力发电厂热工保护系统设计规定［S］.

［2］DL/T 1083—2008，火力发电厂分散控制系统技术条件［S］.

［3］侯子良，侯云浩.火力发电厂热工自动化系统安全技术指南［M］.北京:中国电力出版社，2007.