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        DCS時序不當(dāng)導(dǎo)致磨煤機(jī)RB失敗原因分析

        2021-11-18 03:29:28蔡建飛
        電力安全技術(shù) 2021年10期
        關(guān)鍵詞:給煤機(jī)煤量磨煤機(jī)

        趙 晗,蔡建飛

        (淮滬煤電有限公司田集發(fā)電廠,安徽 淮南 232098)

        1 工程概述

        田集發(fā)電廠一期工程為2×630 MW超臨界機(jī)組,鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐,單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型、露天布置燃煤鍋爐。1,2號機(jī)組分別于2007年7月和10月投入商業(yè)運(yùn)行,DCS系統(tǒng)為上海西屋控制系統(tǒng)有限公司基于Windows 7操作系統(tǒng)的OVATION3.3.1分散控制系統(tǒng)。

        在日常工作中,DCS維護(hù)人員在進(jìn)行DCS邏輯組態(tài)和組態(tài)修改時,往往對同一頁邏輯內(nèi)各算法塊的執(zhí)行時序設(shè)置是否合理考慮不足。如若時序設(shè)置不當(dāng),將會影響到邏輯的正常運(yùn)算,進(jìn)而引發(fā)故障,甚至威脅到機(jī)組的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

        DCS軟件組態(tài)中,在將相關(guān)邏輯功能塊按一定的控制策略連接起來的同時,需對每一個功能塊賦予不同的塊號,也就是每個功能塊在掃描運(yùn)算時的時序,時序就是在DCS的一個控制循環(huán)執(zhí)行周期內(nèi)各個環(huán)節(jié)執(zhí)行的順序,確定了執(zhí)行周期后,可以簡單地認(rèn)為DCS中邏輯的運(yùn)算過程是串行完成的,即在固定的執(zhí)行周期內(nèi),有順序地完成輸入數(shù)據(jù)采集、控制策略運(yùn)算、控制信號輸出等過程。一但確認(rèn)了控制過程的運(yùn)算時序,邏輯的運(yùn)算方式就會被確定。如果模擬量控制邏輯時序設(shè)置不當(dāng),會降低系統(tǒng)運(yùn)算精度;如果開關(guān)量控制邏輯時序設(shè)置不當(dāng),很有可能造成指令的錯誤輸出,進(jìn)而導(dǎo)致保護(hù)誤動作、拒動作。因此,在進(jìn)行軟件邏輯組態(tài)時,一定要確保每一步運(yùn)算的邏輯性與正確性,確保時序正確,才能保證邏輯運(yùn)算的準(zhǔn)確。

        2 事件過程

        某日12:52:43,2號機(jī)組負(fù)荷385.4 MW,AGC投入,B,C,D,E共4臺磨煤機(jī)運(yùn)行,總給煤量170.5 t/h,給水流量1 141 t/h,總風(fēng)量1 525 t/h,主汽壓力15.107 MPa,機(jī)組正常運(yùn)行。

        12:52:44,運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)給煤機(jī)E瞬時煤量從53.8 t/h跳變至2.6 t/h,判斷給煤機(jī)堵煤;12:53:10,給煤機(jī)E就地跳閘,但磨煤機(jī)快速減負(fù)荷(runback,RB)信號沒有正常觸發(fā)。

        3 原因分析

        磨煤機(jī)RB信號是指當(dāng)有磨煤機(jī)跳閘且磨煤機(jī)總出力無法滿足當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷時,使機(jī)組能夠快速地消除由于磨煤機(jī)跳閘引起的擾動,并穩(wěn)定在最大出力,減輕運(yùn)行人員的工作壓力。

        磨煤機(jī)RB信號由DCS控制系統(tǒng)邏輯運(yùn)算產(chǎn)生,產(chǎn)生條件為:總煤量指令與實(shí)際總煤量偏差大于20 t,同時偏差信號質(zhì)量非壞點(diǎn),最后與上任一給煤機(jī)跳閘,發(fā)15 s脈沖。

        查閱歷史曲線發(fā)現(xiàn)在給煤機(jī)跳閘的一瞬間,總煤量突然產(chǎn)生了一個正向階躍,由147.7 t/h跳變至188.3 t/h,總煤量指令平穩(wěn),無明顯變化。因此導(dǎo)致總煤量指令與實(shí)際總煤量偏差小于20 t,磨煤機(jī)RB信號觸發(fā)失敗。

        熱控工作人員對實(shí)際總煤量計(jì)算邏輯進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)給煤機(jī)瞬時煤量計(jì)算邏輯設(shè)置存在一定問題。給煤機(jī)運(yùn)行信號消失后,TRANSFER算法塊輸出由yes路切換至no路,由于RATELIMIT算法塊速率限制設(shè)定為0.005,導(dǎo)致TRANSFER算法塊1的輸出并不是給煤機(jī)實(shí)際煤量0 t/h,而是經(jīng)過速率限制計(jì)算后的虛假給煤機(jī)煤量40.5 t/h。檢查控制邏輯功能塊執(zhí)行時序,如圖1所示:給煤機(jī)運(yùn)行信號執(zhí)行時序?yàn)?0,TRANSFER算法塊1執(zhí)行時序?yàn)?3,TRANSFER算法塊2執(zhí)行時序?yàn)?6,速率限制塊(圖1方框部分)執(zhí)行時序?yàn)?9,給煤機(jī)運(yùn)行信號至切換快2中間有兩個延時計(jì)算塊(圖1圓圈部分)實(shí)際延時時間均為0 s,執(zhí)行時序分別為72和75。由于算法塊執(zhí)行時序問題,使TRANSFER算法塊2的yes路首先接收到了虛假煤量信號,TRANSFER算法塊2再由yes路以一定速率(設(shè)定值為2.5/s)切換到no路,導(dǎo)致虛假煤量(圖1方框部分速率限制)輸出累加到總煤量,引起總煤量產(chǎn)生正向階躍,致使總煤指令與實(shí)際總煤量偏差小于20 t,導(dǎo)致磨煤機(jī)RB信號觸發(fā)失敗。

        圖1 原總煤量運(yùn)算邏輯

        TRANSFER算法塊一處給煤機(jī)運(yùn)行后瞬時煤量的跟蹤設(shè)置速率限制的目的是,避免給煤機(jī)啟停和瞬間的斷煤現(xiàn)象對燃燒系統(tǒng)造成大的擾動,就是該部分引起邏輯時序錯亂。

        4 解決方案

        根據(jù)對總煤量計(jì)算邏輯的分析確認(rèn),發(fā)現(xiàn)算法塊時序設(shè)置不當(dāng)問題是造成磨煤機(jī)RB失敗的根本原因,邏輯設(shè)計(jì)不合理也是造成這次事件的因素之一。按照問題發(fā)生的原因,只要修改時序即可解決問題,但參考機(jī)組的實(shí)際情況,對總煤量邏輯進(jìn)行了適當(dāng)修改。

        首先優(yōu)化給煤機(jī)運(yùn)行信號消失時煤量跟蹤邏輯,刪除無作用的延時邏輯功能塊,重新校正邏輯功能塊運(yùn)算時序,保證給煤機(jī)跳閘后煤量切換跟蹤正常,避免引起總煤量產(chǎn)生正向階躍。同時取消原給煤機(jī)跳閘后煤量跟蹤速率限制邏輯,將速率限制功能移至圖2方框所示TRANSFER算法塊中,速率設(shè)置為0.2 t/s,保證煤量切換跟蹤正常的同時,防止給煤機(jī)啟停或瞬時斷煤對燃燒系統(tǒng)造成大的擾動。修改后邏輯如圖2所示。

        圖2 優(yōu)化后總煤量運(yùn)算邏輯

        邏輯優(yōu)化后,在運(yùn)行人員對給煤機(jī)進(jìn)行定期啟停時,進(jìn)行效果驗(yàn)證,從歷史曲線(見圖3)中可以看出,在給煤機(jī)停運(yùn)后,總煤量計(jì)算邏輯無異常。因給煤機(jī)定期啟停時,機(jī)組其他給煤機(jī)出力完全能夠彌補(bǔ)因單臺給煤機(jī)停運(yùn)減少的煤量,因此機(jī)組正常運(yùn)行過程中暫時無法觸發(fā)磨煤機(jī)RB信號,但根據(jù)邏輯關(guān)系,可以判斷出修改后邏輯可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo),待機(jī)組停機(jī)檢修時再進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)際驗(yàn)證,確保萬無一失。

        圖3 給煤機(jī)停運(yùn)總煤量變化趨勢

        因此,在DCS邏輯組態(tài)過程中,一定要對算法塊的時序問題引起足夠的重視,要了解清楚控制對象的特性及實(shí)際機(jī)組運(yùn)行情況,確定邏輯算法要實(shí)現(xiàn)的功能,不同邏輯頁要按重要程度合理排序,一張邏輯圖中不同算法塊的執(zhí)行順序也要合理排列。尤其是邏輯異動修改過程中,更要充分考量,小心謹(jǐn)慎,并進(jìn)行必要的試驗(yàn)加以驗(yàn)證,保證邏輯組態(tài)的正確性。

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