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        溫度高保護(hù)慢速率判斷功能應(yīng)用

        2022-01-21 04:04:52嚴(yán)
        電力安全技術(shù) 2021年12期
        關(guān)鍵詞:功能塊汽輪機(jī)邏輯

        嚴(yán) 郁

        (大唐略陽發(fā)電有限責(zé)任公司,陜西 漢中 724300)

        0 引言

        溫度保護(hù)作為一項(xiàng)重要保護(hù),在火電機(jī)組中應(yīng)用廣泛,它能夠及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)由設(shè)備異常引起的溫度升高,并在到達(dá)定值后發(fā)出跳閘指令,停運(yùn)異常設(shè)備,防止設(shè)備故障擴(kuò)大,從而保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。但由于溫度信號(hào)的測(cè)量通常采用弱電信號(hào),常常由于溫度元件的老化、端子氧化、回路斷線、信號(hào)干擾等問題引起溫度信號(hào)異常波動(dòng),若保護(hù)判斷邏輯設(shè)置不合理,溫度信號(hào)的異常波動(dòng)超過保護(hù)動(dòng)作值時(shí)就會(huì)引起保護(hù)的誤動(dòng)。若單純對(duì)溫度保護(hù)加以量程的修改、增加延時(shí)環(huán)節(jié),能夠有效降低誤動(dòng)幾率。但對(duì)于一些重要設(shè)備,這樣處理會(huì)造成保護(hù)動(dòng)作值出現(xiàn)偏差以及保護(hù)的靈敏性下降。一旦發(fā)生故障,溫度保護(hù)不能及時(shí)動(dòng)作,勢(shì)必會(huì)造成設(shè)備故障加重,嚴(yán)重的可能還會(huì)威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。因此,如何在及時(shí)準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)溫度保護(hù)的同時(shí),還能夠排除溫度異常波動(dòng)對(duì)保護(hù)的干擾,是熱工保護(hù)的一項(xiàng)重要課題。

        1 存在的問題

        略陽發(fā)電廠7號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)采用亞臨界參數(shù)、高中壓合缸、一次中間再熱、雙缸雙排氣、單軸、抽汽凝汽式330 MW汽輪機(jī),型號(hào):C305/N330-16.7/537/537/0.45,哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn);汽輪機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(digital electrichydraulic control system, DEH)采用GE新華OC6000e控制系統(tǒng)。汽輪機(jī)的溫度保護(hù)在DEH中實(shí)現(xiàn),DEH將采集到的溫度信號(hào)先經(jīng)過品質(zhì)監(jiān)測(cè)(TQ)功能塊進(jìn)行斷線、超量程判斷,再由慢信號(hào)保護(hù)(SAIPro)功能塊判斷速率后將溫度值與保護(hù)動(dòng)作值進(jìn)行比較,若溫度信號(hào)品質(zhì)無壞點(diǎn)且速率變化值在SAIPro設(shè)定的幅度內(nèi),則溫度達(dá)到定值時(shí)溫度高保護(hù)輸出;當(dāng)溫度信號(hào)變化超過設(shè)定速率,則閉鎖保護(hù)輸出;當(dāng)溫度恢復(fù)至正常范圍,且速率變化在規(guī)定時(shí)間內(nèi)滿足要求,則自動(dòng)恢復(fù)保護(hù)輸出功能。通過設(shè)置SAIPro慢信號(hào)保護(hù)功能塊中的正向速率限制值(PL)及負(fù)向速率限制值(NL)參數(shù),改變溫度變化速率。

        SAIPro慢信號(hào)保護(hù)功能塊中設(shè)置的PL和NL參數(shù)均為600 ℃/min,即每秒變化幅度為10 ℃,但根據(jù)仿真試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該邏輯的判斷是以DEH系統(tǒng)邏輯處理周期為單位進(jìn)行判斷的,即該溫升速率判據(jù)實(shí)際為2 ℃/周期,而DEH系統(tǒng)邏輯處理周期為200 ms,也就是說在200 ms內(nèi)溫度變化超過2 ℃便會(huì)閉鎖保護(hù)輸出,而不是1 s內(nèi)溫度變化超過10 ℃閉鎖保護(hù)。但根據(jù)正常溫度變化特性分析,當(dāng)故障發(fā)生時(shí),在溫度迅速上升的過程中,存在200 ms內(nèi)溫升超過2 ℃的現(xiàn)象。因此,SAIPro慢信號(hào)保護(hù)功能塊的固有邏輯判斷功能在溫度高保護(hù)的應(yīng)用中存在一定的缺陷,按處理周期來設(shè)置的速率限制很容易造成溫度快速上升時(shí)閉鎖保護(hù)的情況發(fā)生,使保護(hù)存在拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)而無法保護(hù)主設(shè)備的安全。

        另外,還存在保護(hù)閉鎖條件自動(dòng)復(fù)位如何設(shè)置的問題。若自動(dòng)復(fù)位條件設(shè)置較低,就會(huì)出現(xiàn)復(fù)位后保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象;自動(dòng)復(fù)位條件設(shè)置較高,則會(huì)引起保護(hù)長期退出;而一旦發(fā)生保護(hù)閉鎖退出,運(yùn)行人員無法獲知?jiǎng)t不利于問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理,從而使設(shè)備存在失去溫度保護(hù)的隱患。

        2 解決方案及實(shí)施

        正常的溫度信號(hào)具有一定的慣性,溫度變化速率不會(huì)過快,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)溫度變化速率超過8 ℃/s時(shí),則認(rèn)為溫度點(diǎn)變化異常,應(yīng)該剔除該點(diǎn)的保護(hù)。因此,變化速率的判斷應(yīng)滿足1 s內(nèi)的任意周期變化幅度超過8 ℃或累計(jì)超過8 ℃。由于SAIPro慢信號(hào)保護(hù)功能塊不能滿足該要求,因此選擇GE新華OC6000e控制系統(tǒng)中的滯后(Delay)功能塊來替代SAIPro慢信號(hào)保護(hù)功能塊,重新對(duì)溫度高保護(hù)邏輯進(jìn)行優(yōu)化,滯后功能塊配置參數(shù)具體如表1所示。

        表1 滯后功能塊參數(shù)

        配置表1中,參數(shù)LT=-4,使用DT時(shí)間內(nèi)輸入的變化幅度采集功能,采集1 s內(nèi)測(cè)量值的變化幅值,幅值判斷公式如下所示:

        遞推計(jì)算公式如下:

        其中,T為計(jì)算周期;L為緩沖區(qū)長度(時(shí)間跨度);KG為幅值增益;tmp->PreAl為指向臨時(shí)存儲(chǔ)的前周期的值。

        p(n)=aX(n)+bX(n-1),Y(n)=P(n-L);因緩沖區(qū)長度為120,所以L大于120時(shí),其中有些輸出為線性插值的結(jié)果。

        經(jīng)過比較,當(dāng)幅值大于等于8 ℃或品質(zhì)判斷斷線,則滿足保護(hù)閉鎖輸出條件;當(dāng)測(cè)量值變化速率小于8 ℃/s且品質(zhì)判斷為好點(diǎn),當(dāng)測(cè)量值達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值,則執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。

        取消自動(dòng)復(fù)位環(huán)節(jié),設(shè)置手動(dòng)復(fù)位輸入,可以復(fù)位速率判斷閉鎖條件,當(dāng)測(cè)量值達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值,則手動(dòng)無法復(fù)位閉鎖條件,這樣的設(shè)計(jì)是為了避免復(fù)位過程中觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作。

        將慢速率超限和品質(zhì)判斷壞點(diǎn)信號(hào)送至光字報(bào)警中,提示運(yùn)行人員存在溫度保護(hù)信號(hào)異常退出,需要及時(shí)排查處理保護(hù)信號(hào),待異常處理完畢恢復(fù)測(cè)量正常后,由熱控人員在邏輯組態(tài)中進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位,投入溫度保護(hù)。

        邏輯實(shí)現(xiàn)以高缸排汽溫度高保護(hù)為例,如圖1所示。

        圖1 溫度高保護(hù)慢速率判斷邏輯

        3 實(shí)施效果

        該方案首先應(yīng)用于略陽發(fā)電廠7號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)軸承金屬溫度高保護(hù)及高缸排汽溫度高保護(hù)中,通過模擬測(cè)量信號(hào)變化的試驗(yàn),驗(yàn)證了該溫度高保護(hù)慢速率判斷閉鎖準(zhǔn)確,符合溫度變化超過8 ℃/s剔除該點(diǎn)保護(hù)的要求,相較之前的邏輯方案,有效減少了保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的可能,提高了溫度保護(hù)的可靠性,并且結(jié)合聲、光報(bào)警準(zhǔn)確提示運(yùn)行人員測(cè)量異?,F(xiàn)象,便于及時(shí)診斷處理異常。

        4 結(jié)束語

        溫度高保護(hù)慢速率判斷功能,不僅可以在GE新華OC6000e控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),還可以應(yīng)用于上海新華的控制系統(tǒng),如XDPS控制系統(tǒng)中,除了對(duì)DEH系統(tǒng)自動(dòng)汽輪機(jī)控制(automatic turbine control,ATC)設(shè)備進(jìn)行溫度保護(hù),還可以應(yīng)用于基于新華控制系統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)其他輔機(jī)的溫度保護(hù)中,具有一定的推廣價(jià)值。

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