1 000 MW機組循環(huán)水控制邏輯分析及可靠性改進

傅望安，鄭衛(wèi)東，孫文程

（華能玉環(huán)電廠，浙江 玉環(huán) 317604）

華能玉環(huán)電廠裝機容量為4×1 000 MW，循環(huán)水系統(tǒng)的控制方式采用擴大單元制，每臺機組設(shè)置2臺循環(huán)水泵（簡稱循泵）和2只出口蝶閥，一、二期的循環(huán)水系統(tǒng)均設(shè)置聯(lián)絡(luò)管和2只聯(lián)絡(luò)閥，由2臺機組的操作員分別操作。如一期的2只聯(lián)絡(luò)閥，1號機組操作員只能操作1號聯(lián)絡(luò)閥，2號機組只能操作2號聯(lián)絡(luò)閥。循泵的設(shè)計裕量較大，即使在夏季，只要不出現(xiàn)極端高溫的天氣，單泵運行已能滿足單元機組滿負(fù)荷運行的要求，這種運行方式對循環(huán)水控制系統(tǒng)/設(shè)備的可靠性的要求非常高，即一方面要求運行循泵減少誤動，另一方面又要求備用循泵的聯(lián)動絕對可靠。

1 控制系統(tǒng)的可靠性分析

機組投產(chǎn)至今，循環(huán)水系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生過幾起不安全事件，主要典型事例有：

（1）某機組B級檢修后，因循環(huán)水系統(tǒng)的整體調(diào)試需要，對循環(huán)水母管進行注水，期間因出口蝶閥后的排氣閥冒水導(dǎo)致蝶閥坑滿水，相鄰運行機組的循泵A出口蝶閥行程開關(guān)誤發(fā)全關(guān)信號 （A泵運行，B泵備用），循泵A跳閘，循泵B聯(lián)啟；同樣，循泵B也有出口門“關(guān)”的誤發(fā)信號存在，循泵B跳閘，循環(huán)水系統(tǒng)全停，機組因真空低保護動作而跳閘。

（2）某機組運行中循泵A跳閘，B泵聯(lián)啟過程中因出口蝶閥15°開關(guān)信號未曾收到 （因蝶閥坑長年較陰濕，且海邊空氣中鹽分含量高，蝶閥行程開關(guān)存在銹蝕現(xiàn)象，接點未能正確閉合），B泵未能正常啟動。所幸運行人員重新緊急啟動A泵成功，避免一次機組非計劃停運。

（3）由于出口蝶閥“開”信號失去30 min后，將導(dǎo)致循泵跳閘。而出口蝶閥“開”信號曾經(jīng)出現(xiàn)時有時無現(xiàn)象，對循泵的安全運行形成極大威脅。

雖然循泵和出口蝶閥的設(shè)備沒有問題，但是循環(huán)水控制系統(tǒng)與儀控就地設(shè)備的可靠性不高，這是影響循環(huán)水系統(tǒng)運行的主要隱患。針對此情況，可從兩個方面提高循環(huán)水系統(tǒng)的可靠性：一是進一步優(yōu)化循泵聯(lián)鎖邏輯，減小循泵誤動或拒動的概率；二是從測量方面考慮提高出口蝶閥各行程開關(guān)的可靠性及冗余度。

循環(huán)水系統(tǒng)的控制邏輯較簡單，循泵啟停與出口蝶閥的相互聯(lián)鎖邏輯關(guān)系如圖1、圖2所示。

圖1 循泵啟停與出口蝶閥的邏輯關(guān)系

圖2 循泵跳閘條件

從圖1可以看出，當(dāng)發(fā)出循泵“啟”指令時，控制系統(tǒng)第一步是開出口蝶閥，此時循泵本身并不啟動；第二步當(dāng)出口蝶閥快速開到15%位置時（即此時控制系統(tǒng)接收到15°位置信號），循泵真正發(fā)出啟動指令，循泵運行，同時出口蝶閥依舊緩慢開啟至100%。如在此過程中未接收到出口蝶閥15°開關(guān)信號，那么從發(fā)出循泵啟動指令開始，延時20 s后出口蝶閥將發(fā)出自動關(guān)指令，出口蝶閥關(guān)閉，循泵將不會啟動，反之停泵亦然。在循泵啟/停的整個過程中，出口蝶閥15°位置信號的作用非常重要，一旦其故障或因各種原因未能正確動作，將使循泵無法正常啟/停，會對循泵的安全造成威脅，更會對機組的安全運行帶來極大隱患，極易發(fā)生前文介紹的第二種不安全事件，即機組因此而發(fā)生非計劃停運事件。

從圖2看出，導(dǎo)致循泵跳閘的條件有3個，一是循泵本身溫度保護，因每點溫度保護都有較完善的溫升率限制和質(zhì)量壞點剔除條件，誤發(fā)率非常低；二是蝶閥開反饋失去，但因有延時30 min條件，在此期間，大屏報警將會提醒運行人員及時判斷與采取措施，也能有效避免循泵誤跳；三是蝶閥關(guān)反饋觸發(fā)，將會立即觸發(fā)循泵跳閘，前文介紹的第一種不安全事件即屬于此類。

2 邏輯優(yōu)化與可靠性改進

通過分析循泵與出口蝶閥的相互聯(lián)鎖關(guān)系，發(fā)現(xiàn)存在的隱患主要是：

（1）蝶閥關(guān)反饋與15°位置信號的邏輯類似于傳統(tǒng)的單點保護，應(yīng)考慮通過增加冗余點或增加驗證條件加以完善。

（2）閥坑內(nèi)常年較潮濕，且由于地處海邊，易受腐蝕，應(yīng)將行程開關(guān)換成防腐蝕型。

在實地考察了蝶閥行程開關(guān)安裝位置后發(fā)現(xiàn)在相同地點并列增加冗余點難度非常大，此方案基本不可取。因此在邏輯中增加驗證條件的輔助判斷相對比較現(xiàn)實。蝶閥關(guān)反饋驗證條件為：如果該蝶閥在運行中確實發(fā)生自關(guān)事件，那么在閥關(guān)閉過程中，開反饋失去、75%行程信號觸發(fā)、15%行程信號觸發(fā)這3個條件至少會出現(xiàn)1個。考慮到聯(lián)鎖保護拒動的風(fēng)險，將觸發(fā)3個條件中的1個作為蝶閥關(guān)反饋的驗證邏輯。具體改進邏輯見圖3。

圖3 出口蝶閥全關(guān)反饋驗證條件增加

對于出口蝶閥15%反饋，雖然同一地點不能安裝2個開關(guān)，但是否能在相鄰位置再安裝1個開關(guān)（即串聯(lián)安裝）呢？循泵啟動時，出口蝶閥的開度對循泵本身的振動大小至關(guān)重要。為降低循泵啟動時的振動值，對啟動循泵時碟閥的最佳位置作了大量的試驗。通過研究循泵調(diào)試階段的資料、曲線，發(fā)現(xiàn)蝶閥在開到13%～20%位置范圍內(nèi)啟動循泵，循泵振動值相差不大，對循泵本身的安全應(yīng)該無影響。于是在出口蝶閥14%位置與18%位置處串聯(lián)安裝了2個行程開關(guān)，相互冗余，在邏輯上均作為出口蝶閥15%反饋，具體見圖4。

圖4 增加出口蝶閥15%反饋后邏輯

除了邏輯優(yōu)化外，熱工設(shè)備的可靠性對于安全運行也至關(guān)重要。為此，對設(shè)備作了如下改進：

（1）更換出口蝶閥的行程開關(guān)，選用了一款帶延伸電纜的全密閉防腐蝕、防浸水行程開關(guān)。根據(jù)實際操作試驗，將行程開關(guān)浸入海水中，1 h后沒有誤發(fā)信號且動作均正常，說明這款全密閉行程開關(guān)質(zhì)量可靠，可大幅提高出口蝶閥動作的準(zhǔn)確性與可靠性。

（2）在一、二期2個閥坑里分別安裝2個壓電式液位計，將液位計信號引入DCS系統(tǒng)，一旦水位上漲到某一高度，將以大屏報警形式提醒運行人員采取相應(yīng)措施，從而有效提高循環(huán)水系統(tǒng)運行的可靠性。

3 結(jié)語

玉環(huán)電廠單臺機組容量較大，機組運行的可靠與否對電網(wǎng)的安全影響較大，同時機組啟停一次的耗資也相應(yīng)較多，因此電廠在避免和控制“非停”方面均投入了大量的人力、物力、財力，以期獲得好的結(jié)果，尤其要避免輔機故障引發(fā)的主機不安全事件。機組投產(chǎn)后，曾幾次因循環(huán)水系統(tǒng)的問題而導(dǎo)致機組降負(fù)荷或非計劃停運。改進循環(huán)水控制邏輯及就地設(shè)備后，有效提高了循環(huán)水系統(tǒng)運行的可靠性，機組再未因此發(fā)生不安全事件。希望這些改進措施能對其它電廠有一定的借鑒作用。

[1]DL/T 774-2004火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修運行維護規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2004.