汽包水位保護(hù)邏輯的改進(jìn)

◎唐堂

依據(jù)《二十五項(xiàng)反措》的要求，對火電廠的汽包水位常用的保護(hù)邏輯進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了滿足現(xiàn)今運(yùn)行要求的汽包水位保護(hù)邏輯。結(jié)合電廠典型水位保護(hù)案例，對設(shè)計(jì)邏輯進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，引入了測點(diǎn)品質(zhì)判斷與測量器件判斷，加強(qiáng)了汽包水位保護(hù)邏輯的安全性、準(zhǔn)確性。

《二十五項(xiàng)反措》中提出：鍋爐汽包水位高、低保護(hù)應(yīng)采用獨(dú)立測量的三取二的邏輯判斷方式。當(dāng)有1點(diǎn)因某種原因須退出運(yùn)行時，應(yīng)自動轉(zhuǎn)為二取一的邏輯判斷方式，并辦理審批手續(xù)，限期（不宜超過8 h）恢復(fù)；當(dāng)有2點(diǎn)因某種原因須退出運(yùn)行時，應(yīng)自動轉(zhuǎn)為一取一的邏輯判斷方式，應(yīng)制定相應(yīng)的安全運(yùn)行措施，經(jīng)總工程師批準(zhǔn)，限期（8 h以內(nèi)）恢復(fù)，如逾期不能恢復(fù)，應(yīng)立即停止鍋爐運(yùn)行。本文對現(xiàn)今電廠常用的汽包水位保護(hù)邏輯進(jìn)行分析，找出常用汽包水位保護(hù)邏輯的不足之處。

一、電廠汽包水位常用保護(hù)邏輯分析

汽包水位保護(hù)即當(dāng)鍋爐缺水或汽包水位過低時發(fā)出報(bào)警且保護(hù)系統(tǒng)動作，打開備用給水門，必要時采取緊急停爐。當(dāng)水位過高而造成"滿水"時，保護(hù)系統(tǒng)及時打開事故放水門，必要時也采取緊急停爐，以免事故發(fā)生或防止事故擴(kuò)大[3]。如今DCS廠家提供的汽包水位保護(hù)邏輯常見的為2種。

圖1為，某電廠汽包水位保護(hù)拒動引起跳機(jī)。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查分析，確認(rèn)導(dǎo)致本次機(jī)組跳閘事故的原因是：1號爐汽包水位1測點(diǎn)正壓側(cè)二次門閥芯泄漏，導(dǎo)致整個保溫柜內(nèi)充滿水汽，由于正壓側(cè)泄漏，差值變小造成汽包水位1升高，顯示為1981mm。30分鐘后在同一個保溫柜內(nèi)的汽包水位測點(diǎn)2變送器進(jìn)水發(fā)生故障，汽包水位2顯示1985mm，汽包水位1、2同時達(dá)到水位高高（三取二保護(hù)），觸發(fā)汽包水位高高跳閘MFT、汽包水位高高跳閘汽輪機(jī)。從圖中可知，首先保護(hù)邏輯不滿足《二十五項(xiàng)反措》要求，即兩個壞點(diǎn)之后，未實(shí)現(xiàn)一取一轉(zhuǎn)換。其次保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)不完善，未考慮到設(shè)備事故等因素，不能自動切除。

圖1 某電廠水位保護(hù)歷史曲線

二、汽包水位保護(hù)邏輯改進(jìn)

提高汽包水位保護(hù)邏輯的安全性、準(zhǔn)確性的首要任務(wù)就是如何確定測量信號的好壞，如何確定測量信號是否投入還是退出運(yùn)行。然而，確定汽包水位信號的投退主要有以下因素影響：1，變送器信號，即品質(zhì)判斷。如變送器部件損壞，信號線斷線，通道損壞，這些因素DCS的質(zhì)量校驗(yàn)?zāi)K能判斷該測點(diǎn)質(zhì)量好壞。2，測量數(shù)值超限，即高低限報(bào)警，當(dāng)水位信號超過規(guī)定量程時，就會產(chǎn)生高低限報(bào)警以此判斷是否選用該信號。3，測量系統(tǒng)泄漏，如事故中的測量系統(tǒng)泄漏，邏輯設(shè)計(jì)沒有自動切除，造成了后期的誤動。

因此，結(jié)合《二十五項(xiàng)反措》及其上述電廠事故原因。設(shè)計(jì)自動排查品質(zhì)壞點(diǎn)及設(shè)備泄漏因素的保護(hù)邏輯如圖2所示

圖2 汽包水位保護(hù)優(yōu)化邏輯圖

汽包水位測量值信號由汽包水位差壓變送器，經(jīng)過壓力、溫度補(bǔ)償后產(chǎn)生。測量信號經(jīng)高/低限值報(bào)警模塊同汽包水位故障信號的非相與，產(chǎn)生三個含有故障判斷的高/低限值報(bào)警信號，再同三個故障信號的或進(jìn)行一個四取二判斷，作為MFT跳閘條件。

其中，故障信號引入品質(zhì)判斷，水位差壓值超量程，水位偏差計(jì)算等信號，其中水位偏差計(jì)算能很好地排除汽包水位跳變點(diǎn)。汽包水位偏差計(jì)算，對三個汽包水信號進(jìn)行兩兩做差，產(chǎn)生三個差值信號，進(jìn)行偏差報(bào)警設(shè)置，根據(jù)三取中偏差理念設(shè)置，通過偏差存在問題，自動切除引起偏差的信號。邏輯圖如3所示偏差信號設(shè)置，圖4所示一個偏差信號的計(jì)算邏輯。

圖3 偏差信號設(shè)置邏輯圖

圖4 一個偏差信號的計(jì)算邏輯圖

通過試驗(yàn)進(jìn)行檢測，試驗(yàn)方式如下：1，汽包水位信號均正常，將任意2個汽包水位信號調(diào)整到保護(hù)動作值，檢查汽包水位保護(hù)是否動作而觸發(fā)鍋爐MFT，是否實(shí)現(xiàn)三取二。2，汽包水位信號中任意一個設(shè)置為壞點(diǎn)，對剩余兩個進(jìn)行測試，檢查汽包水位保護(hù)是否動作而觸發(fā)鍋爐MFT，是否實(shí)現(xiàn)二取一。3，汽包水位信號中任意兩個設(shè)置為壞點(diǎn)，對剩下一個進(jìn)行測試，檢查汽包水位保護(hù)是否動作而觸發(fā)鍋爐MFT，是否實(shí)現(xiàn)一取一。4，分別將一個信號，兩個信號進(jìn)行模擬設(shè)備泄漏跳變測試，檢查汽包水位保護(hù)是否動作而觸發(fā)鍋爐MFT。經(jīng)檢驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足要求。

三、結(jié)論

優(yōu)化后的邏輯不僅滿足《二十五項(xiàng)反措》中的三取二、二取一、一取一。又加入了水位偏差相互判斷篩選，有效的杜絕了由于設(shè)備原因，引起的水位跳變而產(chǎn)生的保護(hù)拒動，提高了汽包水位保護(hù)的安全性、準(zhǔn)確性。