汽動給水泵控制及保護系統(tǒng)升級改造

田林林

摘 要：隨著電廠機組安全穩(wěn)定運行要求和意識的不斷增強，機組中重要輔機設(shè)備的地位也隨之攀升，重要輔機控制、保護系統(tǒng)的可靠性也得到了越來越多的關(guān)注。本文對某公司三、四號機組（315MW機組）小汽輪機的控制系統(tǒng)（MEH）及保護系統(tǒng)（METS）的升級改造過程進行了實例分析，并通過改造前狀態(tài)、設(shè)計原則及改造方案的分析來說明小機控制系統(tǒng)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(guān)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(dǎo)致A、B小機工作不正常

2014年11月15日，#4機組A、B小機調(diào)門動作異常，A小機調(diào)門突然關(guān)閉，B小機調(diào)門突然全開，兩小機速關(guān)閥均處于打開狀態(tài)。A小機轉(zhuǎn)速低于2900r/min，電泵聯(lián)啟，RB發(fā)出，機組快速減負荷。熱工進行處理檢查A、B小機控制系統(tǒng)，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，A小機調(diào)門關(guān)閉原因為A、B小機柜內(nèi)24V電源異常，小機掛閘信號掃描不到，MEH控制系統(tǒng)誤發(fā)小機跳閘信號，調(diào)門邏輯清零，小機調(diào)門關(guān)閉。調(diào)閱報警歷史記錄，A小機速關(guān)閥已開信號、速關(guān)油壓建立信號、小機掛閘信號均丟失，小機調(diào)門端子板電源檢測電壓低信號報警發(fā)出，以上信號均存在不到1s即恢復(fù)正常。B小機調(diào)門開啟原因為調(diào)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(diào)門反向開啟到全開，報警信息與A小機一致。根據(jù)A、B小機共同現(xiàn)象和報警信息確認，本次小機異常原因是小機控制柜內(nèi)24V電源供電系統(tǒng)出現(xiàn)異常導(dǎo)致。

1.2 METS柜繼電器座故障導(dǎo)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(fā)出。熱工人員到現(xiàn)場檢查METS柜發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)為電池供電來保持內(nèi)部數(shù)據(jù)不丟失。檢查電源發(fā)現(xiàn)，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(jīng)過繼電器切換后，選擇一路送至PLC供電，檢查發(fā)現(xiàn)繼電器工作正常，繼電器座損壞導(dǎo)致常開常閉觸電均不通，導(dǎo)致兩路電源均無法送至PLC，導(dǎo)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(fù)工作正常，將小機保護恢復(fù)。

2 問題分析

排查發(fā)現(xiàn)，MEH、METS系統(tǒng)設(shè)計不夠完善，公用電源或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障會導(dǎo)致兩臺小機調(diào)節(jié)的失靈或者保護的不正常動作；MEH、METS系統(tǒng)投運已十年設(shè)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(jù)

根據(jù)國家能源局印發(fā)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》中9.1.3項要求，分散控制器應(yīng)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(yīng)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(tǒng)采用三塊三重冗余的配置模塊嵌入OC6000e控制系統(tǒng)，不但不會影響保護信號的相應(yīng)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(wǎng)絡(luò)獨立，并升級控制系統(tǒng)，兩臺小機的MEH系統(tǒng)分別布置在各自控制柜的F面，即MEHA系統(tǒng)、MEHB系統(tǒng)。原PLC系統(tǒng)的METSA、METSB升級為DCS系統(tǒng)，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(shè)備配置獨立電源系統(tǒng)。這樣就實現(xiàn)對小機的控制與保護系統(tǒng)的硬件在一個控制柜內(nèi)，控制與保護的邏輯在一個DPU內(nèi)，且2臺小機相互獨立。

4 具體實施

4.1 前期準備

結(jié)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(tǒng)計出來。需要在新控制柜中合理設(shè)計出各類型信號處理模塊數(shù)量并合理配置其模塊在柜內(nèi)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(tǒng)升級組態(tài)，升級組態(tài)期間我廠派技術(shù)人員共同參與。

4.2 現(xiàn)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(guī)程安裝并測試接地，測試合格后進行接線工作。

4.3 后期調(diào)試

由于DCS控制邏輯及系統(tǒng)畫面涉及到的部分均是重新組態(tài)，系統(tǒng)恢復(fù)完成后，需要對現(xiàn)場信號進行信號傳動，對設(shè)備執(zhí)行嚴格標準的調(diào)試。

4.3.1 查線

首先對系統(tǒng)原理圖、組態(tài)圖、端子接線圖仔細研究，并確認之間沒有錯誤，對本系統(tǒng)從現(xiàn)場或其他系統(tǒng)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(fù)。

模擬量輸入信號檢查：壓力與轉(zhuǎn)速信號（注意轉(zhuǎn)速信號是否穩(wěn)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(dǎo)線型號正確、不要接反，冷端補償是否正確）。

檢查開關(guān)量信號，特別是速關(guān)閥信號及保護信號，并做好記錄。

檢查掛閘回路、速關(guān)閥試驗回路、CCS接口回路。新機柜上電后，進行內(nèi)部控制邏輯檢查、試驗，參數(shù)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(shè)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(tài)下MEH的響應(yīng)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(diào)整：在開環(huán)和閉環(huán)情況下調(diào)整閥位反饋及指令輸出，調(diào)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(tǒng)。

（4）用仿真機并帶實際閥門，升速、帶負荷試驗。在靜態(tài)下轉(zhuǎn)速調(diào)整偏差1r/min內(nèi)，進行變工況、變參數(shù)、加擾動試驗，試驗MEH動態(tài)響應(yīng)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(lián)結(jié)對輪脫開。

（2）小機掛閘、沖轉(zhuǎn)。

（3）如果給水泵汽輪機轉(zhuǎn)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(tǒng)啟動

調(diào)試結(jié)束后，升級后的小機控制及保護系統(tǒng)投入運行。

5 結(jié)語

小機保護系統(tǒng)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(wěn)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(wěn)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(nèi)的設(shè)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(wěn)定運行帶來的隱患。

參考文獻

[1] 肖增弘，徐豐.汽輪機數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2003.

[2] 國家能源局.防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求及編制釋義[M].北京：中國電力出版社，2014.

[3] 朱北桓.火電廠熱工自動化系統(tǒng)試驗[M].北京：中國電力出版社，2006.

[4] OC6000e Nexus控制系統(tǒng)使用說明書[Z].endprint