孫樂民，甘天保

(東華熱電有限公司，內(nèi)蒙古包頭014040)

文獻［1］第8.8.1條規(guī)定:“鍋爐汽包水位高、低水位保護應(yīng)采取獨立測量的三取二邏輯判斷方式。當(dāng)有一點因某種原因須退出運行時，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)有二點因某種原因須退出運行時，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)立即停止鍋爐運行”。

三取二邏輯判斷方式已經(jīng)在汽包水位保護邏輯中得以應(yīng)用，但目前尚未實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)為二取一或一取一邏輯判斷的功能［2，3］。因此按照二十五項反措要求，我公司2臺機組需要進行汽包水位保護的邏輯優(yōu)化，即水位保護邏輯判斷中增設(shè)自動轉(zhuǎn)為二取一或一取一邏輯判斷的功能。

1 汽包水位測量系統(tǒng)介紹

汽包水位監(jiān)控保護測量系統(tǒng)通常包括1套就地水位表和3套差壓水位計，該測量系統(tǒng)設(shè)備及其相應(yīng)的安裝位置均由鍋爐廠提供。汽包水位測量裝置按照測量原理分為兩種:帶工業(yè)電視的云母水位計兩套，測點取自汽包左右端部;單室平衡室容器的差壓變送器共三套，三套用于汽包水位的自動調(diào)節(jié)和MFT保護，測點同樣取自汽包左右端部［4］。

1.1 3個信號三取二邏輯

把3個相互獨立的汽包水位測點生成的高、低限值信號，分別進行三取二邏輯運算，來實現(xiàn)汽包水位高、低的保護輸出觸發(fā)MFT保護，其原理示意見圖1。

圖1 三個水位信號三取二保護邏輯圖

當(dāng)3個值均為好值時，如果3個中有2個達到保護值，則會發(fā)出生MFT指令停爐停機;當(dāng)3個值中有1個壞點時，只有其他2個均達到保護值，才會發(fā)出MFT指令停爐停機;當(dāng)3個值中有2個壞點時，在第3個達到保護動作值時，發(fā)出MFT指令停爐停機［5］。

1.2 3個信號三取中邏輯

3個汽包水位差壓變送器測量信號經(jīng)過壓力、溫度補償后，利用DCS的三取中模塊，取出中值。該中值即做水位調(diào)節(jié)用，也做水位保護用，經(jīng)3個高(低)限報警模塊，轉(zhuǎn)換出3個高三值(低三值)信號，分3路信號分別送入FSSS系統(tǒng)的3塊開關(guān)量輸入模塊，然后進行三取二邏輯，作為MFT的條件(邏輯框圖見圖2)。此種方法不滿足獨立三取二邏輯的要求，3個高三值(低三值)信號其實只有1個，并且有測點質(zhì)量壞以后，其二取一邏輯上有缺陷，一般三取中邏輯在有1個質(zhì)量壞以后，剩下的二個無非是二取低，二取均值和二取高，無論哪種算法，都無法實現(xiàn)2個正常的信號中有1個值超限，即保護動作的邏輯［5］。

圖2 三個水位信號三取中保護邏輯圖

汽包水位監(jiān)控的任務(wù)是:將水位準(zhǔn)確控制在0線附近，使飽和蒸汽品質(zhì)最佳;當(dāng)發(fā)現(xiàn)事故水位時手動或自動停爐。用于水位調(diào)節(jié)和鍋爐MFT保護的三套差壓式水位計測量的準(zhǔn)確性和可靠性直接影響到鍋爐運行的安全性。汽包水位的保護是機組最重要的保護之一，若鍋爐汽包水位太高，使蒸汽帶水，蒸汽品質(zhì)變差，將導(dǎo)致汽輪機葉片水蝕，日久還使過熱器和汽機通流部分結(jié)垢，熱效率下降;若汽包水位過低將破壞水循環(huán)，引起鍋爐超溫爆管。因此完善汽包水位的保護邏輯很有必要性。

1.3 原測量系統(tǒng)存在的問題

原汽包水位保護邏輯采用三取中邏輯，這個邏輯實現(xiàn)過程不符合《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中的規(guī)定“鍋爐汽包水位高、低保護應(yīng)采取獨立測量的三取二的邏輯判斷方式”。三取二、三取中邏輯在概率統(tǒng)計上來說都比較先進，但在輸入信號存在故障的情況下，三取二能自動進行邏輯轉(zhuǎn)換，而三取中則不能，因而有發(fā)生誤動的隱患。另外，測點取樣表管發(fā)生泄漏或冬季因取樣表管伴熱故障發(fā)生凍管時，會發(fā)生跳變，由于此時該點仍顯示為正常值，容易引起保護誤動，致使汽包水位保護不得不退出運行，嚴(yán)重影響了機組的安全。

2 提出優(yōu)化方案

原汽包水位高低保護邏輯中，各使用一個簡單的三取二邏輯算法塊，當(dāng)三個輸入信號中有兩個滿足時(即信號為“1”)，輸出信號即為“1”。這種簡單的三取二邏輯判斷方式在三個汽包水位點都正常的情況下沒有什么問題，但是當(dāng)有一點或兩點因某種原因須退出運行時，水位的保護邏輯就不能正常實現(xiàn)，有可能發(fā)生拒動現(xiàn)象。

根據(jù)二十五項反措要求，汽包水位當(dāng)有一點因某種原因須退出運行時，應(yīng)自動轉(zhuǎn)為二取一的邏輯判斷方式;當(dāng)有二點因某種原因須退出運行時，應(yīng)自動轉(zhuǎn)為一取一的邏輯判斷方式［4，6］。因此必須在水位保護邏輯中引入點的質(zhì)量判斷，當(dāng)某一點退出運行變成壞質(zhì)量點時，將這一點退出保護邏輯，自動切換到另外兩點二取一的邏輯判斷方式;當(dāng)兩點都退出運行變成壞質(zhì)量點時，自動切換到一取一的邏輯判斷方式。

要實現(xiàn)上述功能最關(guān)鍵的就是將每個點都經(jīng)過質(zhì)量判斷，即保護邏輯中使用質(zhì)量判斷后的點:若是好質(zhì)量點則可以輸出為“1”;若是壞質(zhì)量點則信號輸出為“0”。實現(xiàn)引入質(zhì)量判斷的邏輯就是:將該點的模擬量質(zhì)量判斷信號取“非”后再“與”上此點的開關(guān)量信號作為水位保護中使用的點。優(yōu)化汽包水位邏輯要考慮到以下兩種工況:

(1)三個點都正常工況。在這種工況下，將三個經(jīng)過質(zhì)量判斷后的點引入三取二算法塊，當(dāng)輸入信號兩個為“1”時輸出即為“1”，這是最基本的三取二邏輯判斷方式。三個點都為好點的工況下使用的是這一路邏輯。

(2)有質(zhì)量壞點的工況。這里又分為三種情況:存在一個壞點、兩個壞點和三個點均不可用，第三種情況就應(yīng)立即停爐，邏輯中不予考慮。存在一個壞點和兩個壞點的工況可以使用一路邏輯來實現(xiàn):分別將三個經(jīng)過質(zhì)量判斷后的點和三個模擬量質(zhì)量判斷信號點取“或”;再將這兩個“或”門出口信號相“與”。

將第一種工況下三取二算法塊出口和第二種工況下“與”門出口二者相“或”，即可實現(xiàn)三個點都正常時為三取二邏輯判斷方式;當(dāng)有一點因某種原因須退出運行時，應(yīng)自動轉(zhuǎn)為二取一的邏輯判斷方式;當(dāng)有二點因某種原因須退出運行時，應(yīng)自動轉(zhuǎn)為一取一的邏輯判斷方式。

優(yōu)化后的汽包水位保護邏輯圖如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后汽包水溫邏輯圖

3 優(yōu)化后相關(guān)試驗

邏輯組態(tài)完畢后必須按照文獻［7］進行相關(guān)的測試實驗，一方面是為了檢測邏輯組態(tài)是否正確，信號經(jīng)邏輯判斷后能否正常發(fā)出去;另一方面是為了檢查點的質(zhì)量判斷信號和水位保護用的開關(guān)量信號是否一一對應(yīng)。

測試方法分為三個步驟:

(1)模擬三個汽包水位均為“好質(zhì)量點”工況。在就地用三個信號源對“好質(zhì)量點”施加信號，仿真汽包水位高低值，查看水位高低MFT信號能否發(fā)出。

(2)模擬汽包水位有兩個“好質(zhì)量點”的工況。將其中任一個汽包水位信號線斷開，用另外兩個點仿真汽包水位的高低值，查看MFT信號能否發(fā)出。再依次將另外兩個汽包水位信號線斷開，做同樣的仿真模擬實驗。

(3)模擬汽包水位有一個“好質(zhì)量點”的工況。將其中任兩個汽包水位信號線斷開，用另外一個點仿真汽包水位的高低值，查看MFT信號能否發(fā)出。再依次將對另外的兩點做同樣的仿真模擬實驗。

這部分試驗是非常必要的，因為在測試過程中就發(fā)現(xiàn)了點的質(zhì)量判斷信號和水位保護用的開關(guān)量信號沒有一一對應(yīng)，這就導(dǎo)致了某一點的壞質(zhì)量信號存在情況下，此點的開關(guān)量水位保護信號還能發(fā)出，這樣就有可能發(fā)生由于一個汽包水位壞質(zhì)量點導(dǎo)致MFT信號發(fā)出。因此汽包水位保護邏輯修改后必須進行嚴(yán)格的測試。

4 結(jié)論

通過本文的邏輯優(yōu)化，汽包水位保護邏輯實現(xiàn)了由三取二自動轉(zhuǎn)為二取一或一取一的邏輯判斷，優(yōu)化后保護邏輯簡單精妙，使用最少的邏輯算法塊實現(xiàn)了較為復(fù)雜的邏輯判斷功能。全面落實了二十五項反措有關(guān)汽包水位保護邏輯的要求，消除了汽包水位保護邏輯中存在的拒動隱患，保證了機組的安全穩(wěn)定運行，為同類保護邏輯的優(yōu)化也提供的借鑒。

［1］國家電力公司.防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求［R］.北京:中國電力出版社，2001:8－9.

［2］胡利峰，王榮健，孟建剛.鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)存在的問題［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2006，24(7):87－99.

［3］王學(xué)，魏向國，倪敏.600MW機組鍋爐汽包水位保護系統(tǒng)存在的問題及處理［J］.河北電力技術(shù)，2010，29(4):37－38.

［4］吳金輝.汽包水位保護三取二邏輯的實現(xiàn)［J］.PLC工控機與集散控制系統(tǒng)，2006，29(8):27－30.

［5］劉復(fù)平，王伯春，劉文豐.鍋爐汽包水位保護邏輯的完善［J］.湖南電力，2005，25(2):29－32.

［6］吳金輝.汽包水位保護邏輯改造在三河發(fā)電廠的應(yīng)用［J］.電力設(shè)備，2006，7(6):74－76.

［7］電力行業(yè)熱工自動化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會標(biāo)準(zhǔn).DRZ/T 01—2004，火力發(fā)電廠鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定［S］.北京:中國電力出版社.2006:35.