汽動給水泵控制及保護系統升級改造

田林林

摘 要：隨著電廠機組安全穩定運行要求和意識的不斷增強，機組中重要輔機設備的地位也隨之攀升，重要輔機控制、保護系統的可靠性也得到了越來越多的關注。本文對某公司三、四號機組（315MW機組）小汽輪機的控制系統（MEH）及保護系統（METS）的升級改造過程進行了實例分析，并通過改造前狀態、設計原則及改造方案的分析來說明小機控制系統改造的必要性，也希望能為其他單位類似配置的機組的升級改造提供參考。

關鍵詞：小汽輪機 MEH METS DCS 汽動給水泵

中圖分類號：TK284 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0001-02

1 引言

1.1 MEH柜24V電源故障導致A、B小機工作不正常

2014年11月15日，#4機組A、B小機調門動作異常，A小機調門突然關閉，B小機調門突然全開，兩小機速關閥均處于打開狀態。A小機轉速低于2900r/min，電泵聯啟，RB發出，機組快速減負荷。熱工進行處理檢查A、B小機控制系統，經過檢查發現，A小機調門關閉原因為A、B小機柜內24V電源異常，小機掛閘信號掃描不到，MEH控制系統誤發小機跳閘信號，調門邏輯清零，小機調門關閉。調閱報警歷史記錄，A小機速關閥已開信號、速關油壓建立信號、小機掛閘信號均丟失，小機調門端子板電源檢測電壓低信號報警發出，以上信號均存在不到1s即恢復正常。B小機調門開啟原因為調門邏輯清零后，由于小機閥門控制卡和伺服卡均存在一定程度零偏，小機調門反向開啟到全開，報警信息與A小機一致。根據A、B小機共同現象和報警信息確認，本次小機異常原因是小機控制柜內24V電源供電系統出現異常導致。

1.2 METS柜繼電器座故障導致A、B小機的PLC工作電源失去

2014年12月14日下午，四號機組BTG盤上的聲光報警光字牌“METS電源故障”報警發出。熱工人員到現場檢查METS柜發現PLC的I/O卡件不工作，指示燈均不亮，檢查PLC電源上口無電，PLC的CPU轉為電池供電來保持內部數據不丟失。檢查電源發現，METS柜子電源接線上口兩路電即電氣來的UPS和保安段均正常，兩路電經過繼電器切換后，選擇一路送至PLC供電，檢查發現繼電器工作正常，繼電器座損壞導致常開常閉觸電均不通，導致兩路電源均無法送至PLC，導致工作不正常，將小機保護切至旁路后，更換繼電器座，PLC重新上電后恢復工作正常，將小機保護恢復。

2 問題分析

排查發現，MEH、METS系統設計不夠完善，公用電源或網絡出現故障會導致兩臺小機調節的失靈或者保護的不正常動作；MEH、METS系統投運已十年設備老化，卡件控制精度下降；METS采用PLC控制，人機界面不友好，邏輯隱患難以解決。

3 方案確定

3.1 策略依據

根據國家能源局印發《防止電力生產事故的二十五項重點要求》中9.1.3項要求，分散控制器應嚴格遵循機組重要功能分開的獨立性配置原則，各控制功能應遵循任一組控制器或者其他部件故障對機組影響最小的原則。

與DCS廠家交流并得到論證，小機保護系統采用三塊三重冗余的配置模塊嵌入OC6000e控制系統，不但不會影響保護信號的相應速度，還能保證硬件的三冗余，避免了信號的誤動。

3.2 制定方案

將2臺小機的電源獨立、網絡獨立，并升級控制系統，兩臺小機的MEH系統分別布置在各自控制柜的F面，即MEHA系統、MEHB系統。原PLC系統的METSA、METSB升級為DCS系統，分別布置各自控制柜B面，重新為A、B小機就地的停機電磁閥、啟動電磁閥、試驗電磁閥等設備配置獨立電源系統。這樣就實現對小機的控制與保護系統的硬件在一個控制柜內，控制與保護的邏輯在一個DPU內，且2臺小機相互獨立。

4 具體實施

4.1 前期準備

結合舊有圖紙明確并核對MEH、METS中使用的所有信號名稱、用途、來源，對各組信號線做好標記，并統計出來。需要在新控制柜中合理設計出各類型信號處理模塊數量并合理配置其模塊在柜內位置，方便接線；將小機控制邏輯及保護邏輯送在上海DCS廠家進行系統升級組態，升級組態期間我廠派技術人員共同參與。

4.2 現場安裝

拆除舊MEHA、MEHB機柜，做好電纜保護，新機柜到達后嚴格按照DCS機柜安裝要求及規程安裝并測試接地，測試合格后進行接線工作。

4.3 后期調試

由于DCS控制邏輯及系統畫面涉及到的部分均是重新組態，系統恢復完成后，需要對現場信號進行信號傳動，對設備執行嚴格標準的調試。

4.3.1 查線

首先對系統原理圖、組態圖、端子接線圖仔細研究，并確認之間沒有錯誤，對本系統從現場或其他系統取來的每一個信號線，都仔細檢查，確保無誤，查線時拆的線要及時恢復。

模擬量輸入信號檢查：壓力與轉速信號（注意轉速信號是否穩定，有無干擾）、MTSI信號、熱電偶及熱電阻溫度信號（注意熱電偶補償導線型號正確、不要接反，冷端補償是否正確）。

檢查開關量信號，特別是速關閥信號及保護信號，并做好記錄。

檢查掛閘回路、速關閥試驗回路、CCS接口回路。新機柜上電后，進行內部控制邏輯檢查、試驗，參數整定，以及卡件校驗。

4.3.2 機柜檢查完畢，新機柜受電工作

機柜檢查完畢后，無異常情況，按照設備受電要求受電。

4.3.3 帶仿真機做試驗

（1）試驗手動、自動狀態下MEH的響應情況。

（2）給水泵汽輪機保護接口功能檢查：滿足給水泵汽輪機跳閘條件，試驗保護動作情況。

（3）伺服控制回路調整：在開環和閉環情況下調整閥位反饋及指令輸出，調整伺服控制，并針對給水泵汽輪機跳閘、掛閘、閥門中間開度、閥門全開情況下整定伺服系統。

（4）用仿真機并帶實際閥門，升速、帶負荷試驗。在靜態下轉速調整偏差1r/min內，進行變工況、變參數、加擾動試驗，試驗MEH動態響應情況。

4.3.4 超速保護試驗

給水泵汽輪機電超速試驗。

（1）試驗時，給水泵汽輪機與給水泵的聯結對輪脫開。

（2）小機掛閘、沖轉。

（3）如果給水泵汽輪機轉速上升至5900r/min，電超速保護不動作，就地打危急脫扣裝置或MEH畫面按下“脫扣”按鈕，停止給水泵汽輪機運行。

4.4 系統啟動

調試結束后，升級后的小機控制及保護系統投入運行。

5 結語

小機保護系統由PLC控制改為DCS控制，人機界面比較友好，且三冗余式卡件大大提高了保護的穩定性。

取消2臺小機的控制、保護的公用硬件部分，降低了硬件故障對機組穩定運行的影響，將每臺小機的控制及保護邏輯各放到一個DPU內的設計更加合理。

硬件的升級改造也消除了原熱工硬件的老化對機組穩定運行帶來的隱患。

參考文獻

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