賀揚

(江蘇國信揚州發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇揚州225131)

0 引言

江蘇國信揚州發(fā)電有限責(zé)任公司裝設(shè)2臺600 MW機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠引進三井巴布科克能源公司技術(shù)生產(chǎn)的HG1956/25.4－YM型、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π形、超臨界變壓運行直流鍋爐;汽輪機為東方汽輪機廠引進日立技術(shù)生產(chǎn)制造的超臨界壓力、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機;公用分散控制系統(tǒng)(DCS)、數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)、給水泵汽輪機電液控制系統(tǒng)(MEH)、危急遮斷系統(tǒng)(ETS)及給水泵汽輪機危急遮斷系統(tǒng)(METS)均采用艾默生公司的Ovation系統(tǒng)，為一體化設(shè)計。電廠熱工系統(tǒng)是運行中的重要系統(tǒng)，如果不夠完善，可能會引起機組的誤動或拒動，對機組安全、穩(wěn)定運行構(gòu)成了嚴重威脅。自機組投產(chǎn)以來，分階段對熱工系統(tǒng)的隱患進行了排查，對存在的問題進行了分析，提出了有效的整改方案并利用大、小修的機會進行了實施。

1 存在的主要問題及改造方案

1.1 控制系統(tǒng)

1.1.1 公用系統(tǒng)控制分列改造式，#3，#4機組各為一個網(wǎng)絡(luò)，公用系統(tǒng)掛在#3機組網(wǎng)絡(luò)上，#4機組可通過核心交換機對公用系統(tǒng)進行訪問。公用系統(tǒng)共設(shè)2對DPU，其中#31DPU為循環(huán)水遠程及空氣壓縮機控制系統(tǒng)，#32DPU為公用電氣系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。雖然公用系統(tǒng)采取了從2臺機組分別供電的方式，但由于4臺循環(huán)水泵及5臺空氣壓縮機全部包括在#31DPU中，因此，除非2臺機組同時停運，否則公用分散控制系統(tǒng)(DCS)無法停下來進行試驗、檢修等工作。

改造方案:由于運行方式能夠滿足循環(huán)水泵和空氣壓縮機進行分列，因此，利用2臺機組停機的機會對#31DPU進行了分列改造。在#4機組上增加了1對控制器及相應(yīng)的電源模塊、通信卡件、I/O卡件及背板、預(yù)制電纜等，用于#4機組4A/4B循環(huán)水泵、空氣壓縮機34D/34E及其相關(guān)設(shè)備的控制;循環(huán)水泵房的遠程柜利用原來的遠程I/O擴展機柜作為#4機組的遠程I/O柜，增加相應(yīng)電源模塊、通信卡件、I/O卡件及背板、預(yù)制電纜等，并通過新敷設(shè)的光纜連接在#4機組的#31DPU上。將對應(yīng)的控制器及機柜的電源進行改造，由原來2臺機組各給公用控制器供一路電改為分別由各自的機組供2路冗余電源。公用電氣系統(tǒng)由于無法分列則不進行改造。

1.1.2 主保護三取二信號徹底分散

圖1 Ovation系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

存在的問題:Ovation控制系統(tǒng)每個DPU最多帶1個擴展柜，主柜和擴展柜分別帶4條支線，每條支線上最多可插8塊I/O模件。參與MFT保護

存在的問題:Ovation控制系統(tǒng)采用以太網(wǎng)方的總風(fēng)量低及省煤器入口流量低“三取二”信號雖然分列在不同的卡件中，但3個信號所在的開關(guān)量輸入卡在同一支線上，如果支線發(fā)生故障，也會導(dǎo)致鍋爐主燃料跳閘(MFT)保護的誤動和拒動。

改造方案:將總風(fēng)量低及省煤器入口流量低MFT信號分散到A，B，C3個不同支線的不同卡件上，保證在一條支線故障的情況下保護不會誤動或拒動。

1.1.3 MFT跳輔機保護優(yōu)化

MFT跳各類輔機共有3套保護:第1套是MFT繼電器直接輸出到輔機的跳閘繼電器;第2套為MFT跳閘繼電器輸出到輔機控制邏輯所在的DPU，通過邏輯輸出到輔機的跳閘繼電器;第3套為MFT信號通過DPU1輸出開關(guān)量信號到輔機控制邏輯所在的DPU，通過邏輯輸出到輔機的跳閘繼電器。

存在的問題:第3套保護和第2套保護在輔機控制邏輯所在的DPU側(cè)接在同一開關(guān)量輸入卡件的同一通道上，信號流程如圖2所示。在第2套保護中，1個MFT跳閘繼電器輸出多個接點，分別到不同的DPU，一旦該繼電器誤動作，則所輸出的所有DPU的輔機均跳閘，可能會導(dǎo)致跳機，存在安全隱患。

改造方案:由于第2套保護與第3套和第1套保護在功能上重復(fù)且存在誤動隱患，因此取消第2套保護，拆除第2套保護MFT繼電器進各個DPU開關(guān)量輸入卡件的接線。改造后的信號流程如圖3所示。

1.1.4 MFT保護動作跳輔機信號分散改造

存在的問題:MFT動作后跳A/B/C/D層燃料、跳A/B側(cè)風(fēng)機及跳A/B給水泵汽輪機的信號集中在同一卡件上，如果卡件出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致多層燃料或兩側(cè)輔機均誤動或失去保護，誤動、拒動風(fēng)險較高。

改造方案:將不同燃料層和兩側(cè)輔機信號分散到不同支線的不同卡件上，保證在1條支線或1塊卡件故障的情況下不會造成大面積輔機誤動或拒動。

1.1.5 MFT動作信號優(yōu)化改造

存在的問題:MFT動作信號送各個DPU，但實際邏輯中1個信號送多個DPU，跳多個DPU所控制的現(xiàn)場設(shè)備，如果該信號發(fā)生誤動，則會引起多個輔機誤跳，誤動影響面擴大，而且信號需通過網(wǎng)絡(luò)傳遞，增加了網(wǎng)絡(luò)的通信負荷。

改造方案:由于MFT送各個DPU信號僅作用于本DPU設(shè)備，即原信號所在DPU號與現(xiàn)場設(shè)備所在DPU號一致的，邏輯信號無需修改，原信號所在DPU號與現(xiàn)場設(shè)備所在DPU號不一致的，需將原信號修改成設(shè)備所在DPU的MFT信號。這樣，即使單個信號誤動也僅影響到本DPU的輔機，對其他DPU的輔機沒有影響;另外，由于MFT跳各輔機信號均取自本DPU，減小了網(wǎng)絡(luò)通信負荷，提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

1.1.6 軟件優(yōu)化

對系統(tǒng)I/O點進行比對檢查，將系統(tǒng)內(nèi)有沖突的無效點刪除，將點組態(tài)中不合適的選項修改或取消，減少系統(tǒng)內(nèi)頻發(fā)事件的量，減少系統(tǒng)負荷。由于模擬量控制中諸多功能塊存在質(zhì)量判斷功能，如果設(shè)置不當(dāng)，當(dāng)某一個現(xiàn)場測點故障時，有可能使故障擴大化，引發(fā)煤量、風(fēng)量等調(diào)節(jié)異常，甚至引起機組甩負荷或停機。將閉環(huán)控制回路中的質(zhì)量判斷功能梳理并修改，使機組在測點故障時能朝著安全的方向運行。

1.2 單點保護

1.2.1 汽輪機跳閘送MFT信號改造

存在的問題:汽輪機跳閘信號從ETS柜通過網(wǎng)絡(luò)通信至DCS柜，在邏輯中轉(zhuǎn)換成3個開關(guān)量輸出信號，送至本柜的3個開關(guān)量輸入信號。該“三取二”信號的源頭實際為單點網(wǎng)絡(luò)通信信號，汽輪機跳閘觸發(fā)MFT保護為假“三取二”保護。

改造方案:從ETS柜中將汽機跳閘信號直接轉(zhuǎn)換成3個開關(guān)量輸出信號，通過硬接線接至原3個開關(guān)量輸入信號上，取消原3個開關(guān)量輸出信號的接線。

1.2.2 汽輪機單點保護改造

存在的問題:DEH跳閘、高壓缸排汽溫度高、軸承溫度高及振動大等跳閘條件中，現(xiàn)場信號均接至DEH柜，在DEH柜內(nèi)經(jīng)過邏輯判斷后各送1個開關(guān)量硬接線信號至ETS柜，保護信號為單點保護。

改造方案:由于改造需要增加的信號較多，柜內(nèi)增加卡件花費較大且有一定難度，為保證留有一定的I/O點余量，采取了以下折中方案:在DEH柜內(nèi)各增加一硬接線跳閘信號，同時增加一軟跳閘信號，硬接線信號直接從DEH柜通過電纜接至ETS柜，軟信號通過網(wǎng)絡(luò)從DEH柜通信至ETS柜。新增硬接線信號、原硬接線單點信號、軟通信信號組成“三取二”邏輯，保證保護的可靠性。通過分析，認為該方案既經(jīng)濟，又能滿足安全性要求。

1.2.3 主、輔機軸承溫度元件改造

存在的問題:三大風(fēng)機、大機、給水泵汽輪機、凝結(jié)水泵、閉冷泵軸承溫度測量元件為熱電阻元件，參與跳主、輔機保護，斷線或端子接觸不好的情況下會導(dǎo)致阻值變大，控制系統(tǒng)會判斷溫度升高，引起保護誤動。盡管邏輯內(nèi)已經(jīng)設(shè)置了防溫度突升的保護，但溫度慢慢爬升的情況是不能避免的。

改造方案:對于風(fēng)機軸承溫度，經(jīng)現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)原有同樣位置的3個溫度元件，因此，可改造為“三取二”保護;對于風(fēng)機的電機軸承溫度及給水泵汽輪機的軸承溫度而言，由于無法開孔安裝第2個元件，因此，采用雙熱電阻“二取二”保護;對于凝結(jié)水泵、閉冷泵而言，由于溫度元件所在位置振動較大，因此，更換為雙熱電偶“二取二”保護;對于大機軸承溫度而言，同樣可更換為熱電偶“二取二”保護;另外，溫度元件引線部分為金屬絲包裹的柔性導(dǎo)線，由于內(nèi)部潤滑油沖刷或振動時與剛性部分的碰磨會導(dǎo)致導(dǎo)線在汽輪機內(nèi)部斷裂，運行中無法處理，因此對引線部分進行了全鎧裝化改造。經(jīng)分析研究，將引線改制成直徑3.0～3.5mm的全鎧裝化引線。全鎧裝化的引線在剛性和柔性上均能滿足實際安裝和使用的要求，更結(jié)實耐用，運行中不易斷裂，使用壽命長。

由于以上元件大部分采用了雙溫度元件，因此增加了每個信號達到報警值的光字牌報警，一旦出現(xiàn)問題，立即采取處理措施。

1.2.4 軸向位移保護改造

存在的問題:系統(tǒng)最初設(shè)計僅在汽輪機的一側(cè)安裝2套軸向位移元件，采用二取一保護，誤動幾率大。

改造方案:在平行與原軸向位移元件的汽輪機另外一側(cè)，同樣安裝2套元件，邏輯上采用單側(cè)“二取一”后再和另外一側(cè)“二取一”信號相與，即先“二取一”，再“二取二”。

2 改造綜合考慮的因素

以上改造涉及機組重要保護，在方案設(shè)置上綜合考慮了安全性和經(jīng)濟性，在保證保護安全和充分的基礎(chǔ)上，盡量減少改造所需要的費用。

(1)減少需增加的卡件數(shù)量。在“三取二”保護信號分散的項目中，在保證通道分散到3個支線不同卡件的基礎(chǔ)上，首先考慮用空通道，然后采用信號對調(diào)的方法，最后再考慮增加卡件。這樣，可以減少改造費用并節(jié)省系統(tǒng)資源。

(2)優(yōu)化信號來源，減少需增設(shè)的電纜。在保護單點保護改造項目上，經(jīng)綜合考慮，減少了1個硬接線信號，采用“兩硬一軟”、“三取二”的方式，該方式不但節(jié)省了系統(tǒng)資源和電纜費用，而且非常安全、可靠。一方面，由于Ovation系統(tǒng)通信方式非常安全，一般不會出現(xiàn)通信故障的情況，即使出現(xiàn)通信故障，2個硬接線信號也能滿足保護要求;另一方面，如果一個硬接線信號發(fā)生故障，另一個硬接線信號和軟通信信號也能保證保護可靠動作。

(3)利用系統(tǒng)現(xiàn)有信號滿足保護要求。在部分保護改造項目中，在系統(tǒng)中篩選出了能夠完全代表保護含義的信號進行優(yōu)化組合，在沒有產(chǎn)生任何材料費用的基礎(chǔ)上大大提高了保護的可靠性。

(4)保證現(xiàn)場安裝方式，減少機務(wù)改動量。在軸承溫度元件改造時，盡管測溫元件的類型發(fā)生了變化，但在加工元件時，要求嚴格按原有元件的外形尺寸制造。改造后的元件尺寸大小和安裝方式同原有的熱電阻相同，無需對原來軸承上的測量孔進行加工，機務(wù)無改動量。

3 實施過程中注意事項

(1)實施前仔細核對信號通道和來源，避免產(chǎn)生錯誤的改動。由于此次改造項目較多，有些項目之間還涉及通道互換，因此，在改造前需在現(xiàn)場對每個點進行仔細核對，防止出現(xiàn)保護信號缺失或混亂的情況。

(2)實施過程中需嚴格控制施工質(zhì)量，防止信號誤動。對電纜的絕緣、接地情況需嚴格測試;對端子的標志和接線的緊固需嚴格驗收;對現(xiàn)場元件的安裝質(zhì)量也必須嚴格控制，在電纜、儀表管的走向上除了嚴格按相關(guān)規(guī)范施工外，還需將設(shè)備損壞的因素降至最低。

(3)加強改造后的驗收工作，把好最后一道關(guān)卡。改造后通道和邏輯的驗收工作是改造能否成功投運的最后一道關(guān)卡。首先，在邏輯修改完成后需進行靜態(tài)測試，采用從信號源頭發(fā)信的方法保證通道的正確性，利用模擬信號的方法檢查邏輯修改的正確性;其次，隨各項聯(lián)鎖保護試驗進行動態(tài)測試，模擬實際保護動作的環(huán)境來保證改造的完整性和正確性。

4 結(jié)束語

江蘇國信揚州發(fā)電有限責(zé)任公司“防非?！睙峁は到y(tǒng)優(yōu)化改造歷時3年，分5個階段按系統(tǒng)的重要程度進行了大規(guī)模的排查和整改，機組熱工自動化水平和熱工保護的安全性得到了很大提高。隨著今后脫硝系統(tǒng)的改造、脫硫旁路擋板的取消，江蘇國信揚州發(fā)電有限責(zé)任公司計劃將改造的成功經(jīng)驗和方法推廣到其他輔機以及脫硫保護的優(yōu)化中，使整個機組熱工系統(tǒng)的功能更加合理、可靠。