宜清正

（江蘇國信靖江發(fā)電有限公司，江蘇靖江 214513）

超超臨界機組MFT保護設置及可靠性分析

宜清正

（江蘇國信靖江發(fā)電有限公司，江蘇靖江 214513）

通過對比MFT保護邏輯兩種思路的實現(xiàn)方式以及國信靖電一期超超臨界機組MFT保護設置及特點，重點分析了國信靖電一期MFT保護正邏輯的實現(xiàn)及完善，以及調試期出現(xiàn)的問題、隱患，提出邏輯保護對策，既保護設備安全、穩(wěn)定系統(tǒng)運行，又減少熱工保護拒動隱患。

MFT；正邏輯；負邏輯；保護誤動；保護拒動

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.29

0 引言

隨著單機容量及運行參數(shù)不斷增加，火電機組的熱效率極大提高，同時對機組熱工聯(lián)鎖保護設置及可靠性提出了更高要求。鍋爐安全運行必需的監(jiān)控（特別是保護措施）變得更加復雜，普通操作人員很難準確、迅速地處理危及鍋爐安全的異?，F(xiàn)象。鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（Furnace Safeguard Supervisory System，簡稱FSSS）由燃料安全系統(tǒng)（FSS）和燃燒器控制系統(tǒng)（BCS）兩部分組成，為大容量超超臨界燃煤鍋爐的安全運行提供有效保障。當進入爐膛的燃料不具備燃燒條件，或者FSSS發(fā)現(xiàn)由于設備等原因對鍋爐失去控制或監(jiān)視時，有可能造成燃料積累，如果遇到正在運行的鍋爐或正點火的能量，爐膛就會發(fā)生爆燃。為了防止這一現(xiàn)象發(fā)生，F(xiàn)SSS發(fā)出主燃料跳閘命令（Main Fuel Trip，簡稱MFT），迅速切斷全部燃料，避免爐膛放炮、爆炸等惡性事故。

1 國信靖電MFT保護設置及完善

江蘇國信靖江發(fā)電有限公司一期2×660 MW超超臨界燃煤發(fā)電機組鍋爐，為哈爾濱鍋爐廠引進三菱重工（MHI）技術生產(chǎn)的垂直管圈水冷壁、變壓運行超超臨界直流鍋爐，采用一次中間再熱、單爐膛平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構∏型鍋爐，三分倉回轉式空氣預熱器。分散控制系統(tǒng)（DCS）采用上海?？怂共_（FOXBORO）的 I/A Series系統(tǒng)，F(xiàn)SSS組態(tài)由西安熱工院完成，采用與DCS一體化設計方案。

在工程基建前期準備階段，與設計院、DCS廠家、西安熱工院專家多次協(xié)調聯(lián)絡，按照《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》的原則要求，并借鑒同類型機組的成功經(jīng)驗，在DCS二聯(lián)會上確定“MFT跳閘柜設計兩路DC 110 V電源，采用正邏輯MFT跳閘回路、帶電跳閘方式。MFT跳閘柜由兩套獨立硬件組成，跳閘信號輸出和DCS繼電器柜信號輸出分別送至現(xiàn)場設備?！痹诖嘶A上，又確定“將FSSS機柜（包含MFT邏輯）送出的6個MFT跳閘信號由常開改為常閉信號輸出，以達到FSSS機柜兩路電源失去后動作MFT?！?/p>

圖1為國信靖電MFT跳閘柜10（20）CAB01原理圖的一半，另一半冗余配置。跳閘柜接收來自熱控鍋爐電子間的鍋爐DC 110 V電源切換柜（10/20CSA13）兩路DC 110 V電源，鍋爐DC 110 V電源切換柜的電源來自電氣DC 110 V直流屏（冗余配置），兩路DC 110 V電源在電源切換柜內(nèi)通過二極管隔離以及DC/DC電源隔離裝置，實現(xiàn)無擾切換，共同輸出一路DC 110 V電源為A，B兩個跳閘回路提供電源。MFT跳閘柜內(nèi)每路110 V DC電源配置一個電源監(jiān)視器，通過繼電器輔助觸點輸出至DCS報警。每個電源監(jiān)視器繼電器輸出兩路報警信號分別進DCS機柜的不同模塊不同通道，確保不誤報、拒報。

圖1 國信靖電MFT跳閘邏輯原理

MFT跳閘邏輯采用正邏輯、帶電跳閘方式：

（1）FSSS機柜（包含MFT邏輯）送出的3個MFT跳閘信號，取常閉觸點，正常運行時這3個信號的繼電器帶電，常閉信號斷開。

（2）3個跳閘繼電器（即MFT繼電器）取常開觸點，采用三取二邏輯回路發(fā)出跳閘指令。

（3）RESET_B為 MFT復位信號，取常閉觸點，在MFT動作后復位條件滿足時，由FSSS邏輯發(fā)出復位信號或手動復位。

（4）MFT閉鎖繼電器取常開觸點，MFT動作后保持動作狀態(tài)，同時參與MFT首出記憶邏輯。

（5）MFT跳閘柜的輸出繼電器（即輸出到MFT需動作的各個設備控制回路的）取常開觸點。

（6）帶電跳閘方式就是MFT跳閘繼電器和直流繼電器等正常運行時處于失電狀態(tài)。

（7）后來確定DCS_MFT信號繼電器由常開改為常閉信號輸出，即可達到FSSS機柜兩路電源失去后動作MFT的目的。

（8）如果MFT跳閘柜的兩路DC 110 V電源失去后，無法發(fā)出硬MFT指令，這是帶電跳閘（或稱不常帶電系統(tǒng)）的特點，不過在FSSS機柜內(nèi)有軟邏輯可以在發(fā)出MFT跳閘指令的時候（即3個DCS_MFT信號繼電器動作）同時發(fā)指令停運MFT所需停運設備，確保此種情況下保護不拒動。

（9）FSSS機柜3個DCS_MFT信號繼電器觸點是常閉點，但需要一直保持帶電狀態(tài)，才能保證FSSS機柜失電時也能發(fā)出MFT，所以繼電器的質量一定要保證可靠，能長時間帶電。在確定設計方案的同時要求DCS廠家選用經(jīng)過實踐考驗的優(yōu)質品牌繼電器，通過調試階段的不斷試驗和運行，目前狀態(tài)良好。（10）目前的方案能保證DCS機柜電源和MFT跳閘柜電源分別失去時MFT不拒動，但當DCS機柜電源和MFT跳閘柜電源同時失電時，MFT會拒動。為了提高避免拒動的幾率，在設計之初確定DCS電源和MFT跳閘柜電源獨立布置：前者采用雙路UPS220 VAC冗余電源，后者采用雙路DC 110 V冗余電源。

（11）因為跳閘邏輯采用正邏輯，MFT跳閘柜和DCS機柜電源獨立布置，如果MFT跳閘柜電源（DC 110 V）失去則手動MFT無效。為此，在DCS系統(tǒng)恢復后邏輯組態(tài)調試過程中提出對此將手動MFT作為MFT軟邏輯跳閘條件，有效防止拒動。同時，為確保手動MFT信號可靠，手動MFT按鈕設置了5對觸點。即采用雙手動MFT按鈕設計防止誤動，采用每個按鈕多觸點設計防止拒動。

國信靖電手動MFT按鈕接線路和MFT跳閘進油快關閥接線原理如圖2、圖3所示。

圖 2中，MFT按鈕 1，2同時按下時輸出 2個點10CWB02CH001A和10CWB02CH001B至MFT跳閘柜參與硬跳閘回路邏輯，同時輸出一路SOE（事件順序記錄）信號10CWB02CH001C至DCS機柜SOE模塊，在DCS軟邏輯中引用了這個點參與軟MFT邏輯回路。這樣，在MFT跳閘柜失電時手動按鈕能夠發(fā)出MFT跳閘指令至各個動作設備。另外，手動按鈕采用多對觸點（2個按鈕的觸點之間通過小并聯(lián)、小串聯(lián)，再大并聯(lián)、大串聯(lián)的交叉組合方式），大大降低了因某對觸點異常造成MFT拒動的可能。該配置方案使手動MFT成為更可靠的應急跳閘手段。

圖2 手動MFT按鈕接線路

圖3 MFT跳閘進油快關閥接線原理

2 調試過程中出現(xiàn)的問題及解決

2.1 MFT指令發(fā)出去后給煤機不跳閘

國信靖電給煤機電氣原理如圖4所示。在對MFT跳閘回路做靜態(tài)試驗時發(fā)現(xiàn)，MFT指令發(fā)出后，MFT跳閘繼電器動作，輸出至給煤機回路的跳閘繼電器也動作，但是就地給煤機沒有跳閘。查閱給煤機電氣原理圖后發(fā)現(xiàn)，其需要MFT跳閘柜發(fā)出的跳閘指令信號是常閉信號，在MFT跳閘柜內(nèi)查出這6個繼電器接的信號是常開點，且2個跳閘回路輸出的繼電器是并聯(lián)的，為滿足MFT指令發(fā)出去后跳閘給煤機，要將跳閘繼電器輸出觸點改為常閉點，且2個跳閘繼電器需要串聯(lián)（否則無法實現(xiàn)跳閘給煤機功能）。

圖4 給煤機控制回路原理

在同設計院和DCS廠家充分溝通后，仔細查閱設計院施工圖及MFT跳閘柜接線圖，對比機柜內(nèi)繼電器觸點使用情況，決定按照上述思路更改繼電器常開觸點改為常閉觸點，同時將A，B兩路跳閘繼電器（原為冗余配置）串聯(lián)，以滿足給煤機控制回路需要。這樣更改存在一個隱患，即A，B兩路跳閘給煤機回路失去冗余。目前正積極聯(lián)系廠家和借鑒兄弟單位成功經(jīng)驗，以恢復冗余同時保證給煤機跳閘功能正常。

2.2 燃油泄漏試驗期間回油快關閥打不開

現(xiàn)場做燃油泄漏試驗的時候發(fā)現(xiàn)，需要開啟燃油回油快關閥但是打不開，經(jīng)檢查對照圖紙檢查回路，發(fā)現(xiàn)由于MFT信號尚未復位導致硬回路里一直壓著燃油回油快關閥無法打開，每次做試驗都需要儀控專業(yè)人員強制一個MFT復位的信號以開啟回油快關閥。經(jīng)查閱圖紙，在MFT機柜圖紙里有一個“燃油泄漏試驗強開進油閥”的信號，是通過DCS機柜的DO點直接發(fā)到MFT跳閘柜，和“MFT跳閘燃油進油快關閥”信號并聯(lián)出去的，這樣的接線方式就能保證在燃油泄漏試驗期間“進油快關閥”能正常操作，而回油快關閥沒有這樣的設計（圖5）。

圖5 MFT跳閘回油快關閥接線原理

聯(lián)系設計院和DCS廠家。因為設計規(guī)程中并未對此功能強制要求，DCS機柜10CBB19和MFT跳閘柜內(nèi)備用通道和端子裕量有限，且當時DCS電子間電纜通道已封堵，機組即將整套啟動，增補設計并施工會影響調試進度，建議暫時不增加一路燃油泄漏試驗強開回油快關閥繼電器，通過一段時間運行觀察后決定是否利用機組檢修機會增加設計。目前方案已經(jīng)確定，待條件滿足時即實施。

2.3 MFT跳閘柜直流DC 110 V電源電氣直流屏側絕緣監(jiān)測裝置報警

調試過程中電氣專業(yè)人員反映直流屏絕緣監(jiān)測裝置存在報警現(xiàn)象。儀控專業(yè)人員檢查發(fā)現(xiàn)，當鍋爐DC 110 V電源切換柜（10/20CSA13）兩路 DC 110 V電源斷路器（1MK，2MK）同時送上時，即出現(xiàn)報警現(xiàn)象，當只送1MK時報警消失，確定故障原因在2MK（圖6）。DC 110 V電源切換柜只有4個用戶（兩路至MFT跳閘柜、兩路至DEH直流電源用戶），將此4個用戶電源分別試驗，排除下面分路原因。仔細檢查2MK回路電源斷路器，無異常，最后發(fā)現(xiàn)直流中間繼電器EJ2底座和繼電器插針之間接觸存在接地現(xiàn)象。而EJ2接地時會造成該路直流電源絕緣監(jiān)測報警，但又不影響跳閘柜電源（另一路正常），確認為故障原因。

通過此次排查，提示技術人員，即使表面上回路供電及邏輯動作是正常的，其實已經(jīng)由于一路電源接地而失去了備用。這類隱患最難發(fā)現(xiàn)，危害也最大，在機組生產(chǎn)運行過程中應引起足夠重視。

3 當前MFT保護配置下對專業(yè)管理工作的要求

通過工程基建期對機組MFT保護邏輯實現(xiàn)方案的不斷研究、討論、完善，國信靖電目前的MFT保護邏輯已基本完備，初步實現(xiàn)了既防止保護拒動又避免保護誤動的目標。但機組轉生產(chǎn)后又將面臨新的挑戰(zhàn)和困難，計劃以7個方面為突破口展開工作。

（1）探討機組正常運行期間熱工模擬量信號的抗干擾問題，確保重要保護信號的抗干擾能力。

（2）排查現(xiàn)場參與機組保護的設備安裝及成品保護、信號電纜接線等情況，通過建立保護設備臺賬的方式實現(xiàn)對所有機組保護以及重要輔機保護的熱工設備全程跟蹤、定期維護、可靠性排查等工作。

（3）熱工保護的投退必須嚴格按照熱工監(jiān)督管理規(guī)定及相關制度要求進行，防止發(fā)生機組在運行而某個單項熱工保護又沒投入的情況，特別是防止在DCS系統(tǒng)中對參與保護的信號點隨意強制。

（4）熱工維護人員應加強定期巡檢工作，重點在就地設備（三取二邏輯中是否一個信號已異常）、DCS機柜、工程師站、MFT跳閘柜、DC 110 V電源柜等重點環(huán)節(jié)，特別是對于調試期發(fā)生過問題的環(huán)節(jié)要加強巡檢。

（5）在專業(yè)內(nèi)部提高安全消缺意識，在對熱工保護消缺時，一定要嚴格執(zhí)行保護投退制度，消缺過程中堅持落實執(zhí)行“兩票三制”，并要求涉及到保護測點的消缺一定要有消缺方案報批，防止因處理不當而使得缺陷擴大甚至影響機組運行。

（6）幫助運行人員熟悉熱工保護的重要邏輯和相互關系，通過邏輯保護靜、動態(tài)試驗使運行人員在現(xiàn)場巡檢、運行操作、設備切換試驗等工作中逐步熟悉相關規(guī)程和注意事項。提醒運行人員在機組發(fā)電期間經(jīng)常切換計算機畫面，了解機組各個系統(tǒng)的運行情況，及時調整工況，特別是在投入自動系統(tǒng)后，更要加強此項工作。

圖6 國信靖電熱控DC 110 V電源切換柜原理

（7）加強事故分析及緊急搶修能力，對機組的熱工保護每發(fā)生一次動作或出現(xiàn)一次拒動應及時嚴格按照事故調查規(guī)程進行，不斷完善DCS報警、歷史庫和SOE功能，杜絕同類事故發(fā)生。對分析不清的事故絕對不能放過，應組織專家進行調查分析，直到搞清事故原因，并制定反事故措施為止。

4 結束語

提高熱工保護動作的可靠性直接關系到機組的安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行，是避免機組非停的關鍵。通過對國信靖江MFT保護邏輯實現(xiàn)方案的探討以及MFT保護回路的梳理，總結了工程基建調試期遇到的問題。熱控專業(yè)人員應深入掌握現(xiàn)場情況，不斷總結生產(chǎn)經(jīng)驗完善各種保護，提高設備可靠性，為機組安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行做出貢獻。

［1］DL5000-2000，火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程［S］.

［2］靳允立.大機組 MFT硬跳閘回路設計分析［J］.熱力發(fā)電，2010，39（11）：73-76.

［3］曾蓉.熱工保護與順序控制［M］.北京：中國電力出版社，2009.

TK323

B

〔編輯 吳建卿〕