辛 巖，徐 兵，張秋慧，周 博

(1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006；2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006；3. 國(guó)網(wǎng)沈陽(yáng)供電公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

1 概述

目前發(fā)電企業(yè)已進(jìn)入大機(jī)組、高參數(shù)、高自動(dòng)化階段[1]，單元火力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)中，大都采用DCS來(lái)完成MFT功能，隨著DCS系統(tǒng)不斷成熟與完善，為MFT的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的保障，在實(shí)際的調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)，MFT系統(tǒng)能及時(shí)動(dòng)作，切斷主燃料并且動(dòng)作相關(guān)設(shè)備，這種典型的MFT系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐的保護(hù)[2]。MFT動(dòng)作將快速切斷所有進(jìn)入爐膛的燃料，即切斷所有煤或者油的輸入，并送信號(hào)給其他設(shè)備，以保證鍋爐的安全，避免事故的發(fā)生或限制事故進(jìn)一步擴(kuò)大[3]。

現(xiàn)代大型火電機(jī)組大多設(shè)有MFT保護(hù)，并且采用DCS控制邏輯及硬跳閘回路2路保護(hù)設(shè)置，只要其中任何一路保護(hù)動(dòng)作，MFT保護(hù)功能就會(huì)動(dòng)作，保證機(jī)組快速安全停止，保護(hù)機(jī)組安全。但由于機(jī)組投運(yùn)的時(shí)間不同，機(jī)組型號(hào)的不同，以及機(jī)組DCS控制設(shè)備不同，導(dǎo)致MFT設(shè)置不盡相同，有些甚至設(shè)置錯(cuò)誤，無(wú)法保證機(jī)組安全。本文通過(guò)分析不同電廠MFT設(shè)置，根據(jù)規(guī)程的要求，闡述MFT軟件及硬件的合理設(shè)置方式。

2 MFT軟件與硬件設(shè)置之間的聯(lián)系

現(xiàn)代大型火電機(jī)組通常采用軟件與硬件2套保護(hù)設(shè)置，當(dāng)其中任何一路動(dòng)作時(shí)，其保護(hù)功能就應(yīng)該動(dòng)作。軟件設(shè)置通常由DCS控制邏輯實(shí)現(xiàn)，DCS控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)不同信號(hào)的處理，設(shè)置必要的跳閘條件，當(dāng)其中任一跳閘條件滿足時(shí)，MFT就應(yīng)動(dòng)作，其動(dòng)作信號(hào)通過(guò)DCS控制邏輯，采用DCS內(nèi)部通信或者盤間硬接線的方式來(lái)觸發(fā)相應(yīng)的設(shè)備跳閘，并輸出MFT跳閘信號(hào)。硬件設(shè)置通常采用硬跳閘繼電器柜來(lái)實(shí)現(xiàn)，觸發(fā)硬跳閘柜動(dòng)作的信號(hào)一般有3個(gè)：DCS發(fā)出的MFT跳閘信號(hào)、手動(dòng)MFT信號(hào)、FSSS主保護(hù)控制柜失電信號(hào)，當(dāng)任何一個(gè)信號(hào)滿足時(shí)，硬跳閘柜觸發(fā)動(dòng)作，并通過(guò)硬跳閘柜的繼電器輸出，停止或關(guān)閉相關(guān)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)MFT保護(hù)功能。這樣的設(shè)置既能保證機(jī)組在失去硬跳閘柜時(shí)，能通過(guò)DCS控制邏輯實(shí)現(xiàn)跳閘功能，又能保證在失去FSSS主保護(hù)控制時(shí)，通過(guò)運(yùn)行手動(dòng)跳閘按鈕觸發(fā)硬跳閘繼電器柜動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，保證2套設(shè)置彼此獨(dú)立又相互聯(lián)系，確保MFT跳閘功能的可靠性，為機(jī)組安全提供保障。

3 MFT軟件控制邏輯設(shè)置

對(duì)不同機(jī)組，由于機(jī)組型號(hào)不同，點(diǎn)火方式不同，其MFT控制跳閘邏輯也不相同，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)組而言，其跳閘條件至少包括以下幾種保護(hù)。

a. 手動(dòng)停爐按扭。

b. 全爐膛火焰喪失。

c. 爐膛壓力過(guò)高/過(guò)低。

d. 汽包水位過(guò)高/過(guò)低(汽包爐)。

e. 給水泵全?；蚪o水流量過(guò)低(直流爐)。

f. 全部送風(fēng)機(jī)停運(yùn)。

g. 全部引風(fēng)機(jī)停運(yùn)。

h. 煤粉燃燒器投運(yùn)時(shí)，全部一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)(中速磨制粉系統(tǒng))。

i. 燃料全部中斷。

j. 總風(fēng)量過(guò)低。

k. 脫硫跳閘。

針對(duì)上述必要條件，在DCS控制邏輯中合理設(shè)置跳閘條件。

a. 手動(dòng)停爐按扭。運(yùn)行人員通過(guò)按下操作盤的兩個(gè)MFT動(dòng)作按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)跳閘功能，其控制邏輯如圖1。

圖1 手動(dòng)停爐按扭邏輯圖

b. 全爐膛火焰喪失。在鍋爐點(diǎn)火之后，若火檢火焰全部喪失，則發(fā)出跳閘信號(hào)，其控制邏輯中全部油火焰無(wú)火如圖2所示，全部煤火焰無(wú)火如圖3所示，失去全部火焰如圖4所示。

圖2 全部油火焰無(wú)火邏輯圖

圖3 全部煤火焰無(wú)火邏輯圖

圖4 全部火焰無(wú)火邏輯圖

c. 全部送風(fēng)機(jī)停運(yùn)。當(dāng)全部送風(fēng)機(jī)停止時(shí)，觸發(fā)MFT跳閘，控制邏輯如圖5所示。

圖5 全部送風(fēng)機(jī)停運(yùn)邏輯圖

d. 爐膛壓力過(guò)高。當(dāng)爐膛壓力過(guò)高時(shí)，觸發(fā)MFT跳閘，控制邏輯如圖6所示。

圖6 爐膛壓力過(guò)高邏輯圖

e. 燃料全部中斷。在鍋爐點(diǎn)火之后，若煤層和油層燃料全部喪失，則發(fā)出跳閘信號(hào)，其控制邏輯如圖7所示。

圖7 燃料全部中斷邏輯圖

4 MFT硬跳閘柜設(shè)置

根據(jù)規(guī)程要求，鍋爐MFT發(fā)生后，必須經(jīng)爐膛吹掃后，方可進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火。并可保證當(dāng)DCS完全失靈后，仍能滿足上述要求。因此，對(duì)MFT跳閘控制邏輯的硬接線回路及其相應(yīng)的控制邏輯，應(yīng)滿足如下要求。

a. DO通道的設(shè)置。3個(gè)DO點(diǎn)應(yīng)分別位于3個(gè)DO卡件中，且盡可能在不同的分支或框架內(nèi)，以保證冗余的可靠性。

b. 硬接線控制邏輯的設(shè)置。能保證當(dāng)DCS失靈(死機(jī))后，當(dāng)手動(dòng)緊急停爐按扭指令發(fā)出后，跳閘繼電器可實(shí)現(xiàn)自保持。

典型的硬回路原理如圖8所示。

圖8 MFT硬回路原理圖

需要注意的是，MFT動(dòng)作后，其跳閘繼電器至少必須保證要有3 min的合閘狀態(tài)，以保證跳閘后的所有聯(lián)鎖被可靠執(zhí)行。另外，為滿足機(jī)組檢修時(shí)的需要，在必要時(shí)人工復(fù)位硬跳閘柜，保證設(shè)備能夠正常調(diào)試。為實(shí)現(xiàn)上述功能，有2種設(shè)置方式。第1種是利用繼電器回路實(shí)現(xiàn)自保持，在回路中增加自保持繼電器或者輸出繼電器選擇帶復(fù)位功能的繼電器，當(dāng)觸發(fā)MFT的信號(hào)發(fā)出時(shí)，硬跳閘柜動(dòng)作并且實(shí)現(xiàn)自保持，只有復(fù)位信號(hào)且無(wú)跳閘信號(hào)時(shí)，硬跳閘柜復(fù)位，在檢修時(shí)，可以人工進(jìn)行復(fù)位，滿足調(diào)試的要求。另一種是硬跳閘柜不能實(shí)現(xiàn)自保持，這樣必須保證觸發(fā)硬跳閘柜的信號(hào)至少保持3 min，保證跳閘設(shè)備能夠正確跳閘，3 min后自動(dòng)復(fù)位。

復(fù)位指令的設(shè)置：對(duì)于帶自保持功能的硬跳閘柜，其復(fù)位指令必須由DCS發(fā)出“吹掃完成”信號(hào)后才能復(fù)位，如圖9所示。但在檢修時(shí)，需要進(jìn)行人工復(fù)位，這樣就需要必要的按鈕或者人為短接復(fù)位節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。

圖9 MFT復(fù)位邏輯圖

5 軟、硬件常見(jiàn)的問(wèn)題及解決方法

5.1 軟件

a. 信號(hào)的選取要采用冗余的原則，既要信號(hào)測(cè)點(diǎn)數(shù)量冗余，又要保證信號(hào)測(cè)點(diǎn)的通道冗余。例如，全部送風(fēng)機(jī)全?；蛉恳L(fēng)機(jī)全停，早期的機(jī)組只選擇風(fēng)機(jī)的停止信號(hào)“與”的方式作為保護(hù)輸出，一旦因?yàn)殡姎庠蚧蛘邷y(cè)點(diǎn)接線松動(dòng)，極易造成信號(hào)無(wú)法發(fā)出，導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。合理的設(shè)置方式是選擇風(fēng)機(jī)的停止信號(hào)、風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)的“非”、風(fēng)機(jī)的電流低信號(hào)，這3個(gè)信號(hào)進(jìn)行三取二作為保護(hù)輸出，這樣的設(shè)置保證了信號(hào)的冗余性，有效保證了保護(hù)的拒動(dòng)和誤動(dòng)的合理性。

b. MFT控制邏輯總出口要用到RS觸發(fā)器，其功能必須要設(shè)置為S端優(yōu)先的觸發(fā)器。若用R端優(yōu)先的觸發(fā)器，會(huì)導(dǎo)致復(fù)位信號(hào)優(yōu)先于置位端，在一些特殊情況下會(huì)導(dǎo)致MFT沒(méi)有進(jìn)行實(shí)際的吹掃就復(fù)位，這是不符合要求的，設(shè)置為S端優(yōu)先，就會(huì)避免這樣的問(wèn)題，保證在有跳閘條件的情況下不會(huì)復(fù)位MFT跳閘指令。

c. MFT復(fù)位信號(hào)必須是吹掃完成信號(hào)，或者吹掃完成“與”人工復(fù)位信號(hào)。機(jī)組發(fā)生MFT跳閘后，管道內(nèi)有殘存的可燃物，MFT不通過(guò)人工吹掃而人工直接復(fù)位，極端情況下會(huì)導(dǎo)致機(jī)組爆燃，對(duì)機(jī)組的安全造成極大的威脅。另外，規(guī)程上也有明確的要求，必須進(jìn)行吹掃后進(jìn)行復(fù)位。

5.2 硬跳閘柜

a. 觸發(fā)信號(hào)只選取DCS控制邏輯中MFT跳閘信號(hào)輸出。這種設(shè)置方式，只有在DCS控制邏輯正常的情況下才能起作用，當(dāng)DCS中的FSSS控制柜失電或者故障，硬跳閘柜將失去作用，無(wú)法滿足硬件與軟件相對(duì)獨(dú)立的原則。要增加FSSS控制柜失電和運(yùn)行MFT操作按鈕這2個(gè)信號(hào)，保證在DCS失靈或者失電的情況下，運(yùn)行人員可進(jìn)行人為干預(yù)，保證在極端情況下仍能實(shí)現(xiàn)MFT跳閘功能。

b. 硬跳閘柜電源要設(shè)置合理。硬跳閘柜一般采用1套硬件跳閘2路冗余電源，或者2套硬件跳閘2路冗余電源的配置方式，電源一般選擇220 V交流電或110 V直流電。不管用哪種方式，必須保證不能因?yàn)?路電源失電而導(dǎo)致跳閘功能失靈。對(duì)于1套硬件跳閘2路冗余電源的配置，可以讓電源冗余，只要任一1路電源正常就能保證硬跳閘柜正常動(dòng)作；對(duì)于2套硬件跳閘2路冗余電源的配置，可以讓其中1路電源為其中1套硬件供電，另外1套電源對(duì)應(yīng)另外1套的設(shè)置方式。

c. 硬跳閘柜應(yīng)選擇帶電跳閘方式。若選擇失電跳閘方式，一旦硬跳閘柜失電就會(huì)導(dǎo)致MFT動(dòng)作，機(jī)組誤動(dòng)，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行造成威脅。選擇帶電跳閘，硬跳閘柜失電后DCS控制邏輯還在起作用，不會(huì)失去MFT保護(hù)功能，所以帶電跳閘更為合理。

6 MFT保護(hù)控制畫面

圖10 MFT保護(hù)畫面

MFT保護(hù)畫面要簡(jiǎn)要明確，其中要包括以下幾個(gè)內(nèi)容。

a. 保護(hù)跳閘條件的當(dāng)前動(dòng)作狀態(tài)。

b. 保護(hù)跳閘條件投切狀態(tài)。

c. 保護(hù)跳閘條件保護(hù)首出狀態(tài)。

d. MFT總輸出狀態(tài)。

e. 硬跳閘柜當(dāng)前動(dòng)作狀態(tài)。

f. 硬跳閘柜電源狀態(tài)。

圖10為某電廠MFT保護(hù)畫面。

7 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)組安全性是系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的一種特性[4]，MFT保護(hù)作為機(jī)組的主保護(hù)，必須要合理設(shè)置，要在DCS控制軟件及硬跳閘柜2個(gè)方面進(jìn)行檢查，保證其功能的完善性和設(shè)置的合理性，這樣才能保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

[1] 蔣大偉，于龍斌. 汽輪發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行極限圖繪制方法[J]. 東北電力技術(shù)，2016，37(7):9-10.

[2] 劉文豐，尋 歡. 火電機(jī)組主保護(hù)硬回路典型設(shè)計(jì)及可靠性分析[J]. 中國(guó)電力，2013，17(2)：29-30.

[3] 董勝元. 國(guó)華滄電二期超臨界機(jī)組鍋爐MFT系統(tǒng)可靠性分析[J]. 電站系統(tǒng)工程，2012，31(20)：38-39.

[4] 蔡 幟，戴 賽，趙 昆. 未來(lái)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)調(diào)度與控制模式展望[J]. 東北電力技術(shù)，2016，37(8)：1-2.

[5] 王 禮，劉國(guó)華，揭其良. 超超臨界燃煤機(jī)組AGC及一次調(diào)頻優(yōu)化[J]. 東北電力技術(shù)，2015，36(7)：1-2.