冗余配置4個(gè)熱工測(cè)點(diǎn)的優(yōu)選方案

高曉晨

（華電渠東發(fā)電有限公司，河南新鄉(xiāng)　453000）

冗余配置4個(gè)熱工測(cè)點(diǎn)的優(yōu)選方案

高曉晨

（華電渠東發(fā)電有限公司，河南新鄉(xiāng)453000）

為提高冗余配置的4個(gè)熱工測(cè)點(diǎn)的輸出值用于自動(dòng)調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖保護(hù)的可靠性，避免因其中部分測(cè)點(diǎn)發(fā)生故障引起選擇輸出異常，導(dǎo)致邏輯誤動(dòng)，提出了一種優(yōu)選方案，并舉例說明了方案在具體實(shí)踐中的應(yīng)用。

邏輯誤動(dòng)；熱工測(cè)點(diǎn)；可靠性；優(yōu)選方案

0　引言

火力發(fā)電廠汽包爐的汽包水位、爐膛壓力等重要測(cè)點(diǎn)多用于自動(dòng)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖保護(hù)，為使測(cè)點(diǎn)取樣更具備代表性、同時(shí)避免單一測(cè)點(diǎn)故障使自動(dòng)及保護(hù)邏輯發(fā)生誤動(dòng)，采用多測(cè)點(diǎn)冗余配置，并通過控制系統(tǒng)邏輯運(yùn)算，得出選擇輸出值以用于相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖保護(hù)。因此，選擇方案的優(yōu)劣會(huì)直接影響自動(dòng)及保護(hù)裝置可靠性，提高選擇方案可靠性意義重大。

1　一般冗余配置的熱工測(cè)點(diǎn)選擇方案及分析

用于冗余配置的熱工測(cè)點(diǎn)一般采用邏輯運(yùn)算配合質(zhì)量判斷的方法實(shí)現(xiàn)選擇輸出，冗余配置的2個(gè)測(cè)點(diǎn)用于自動(dòng)調(diào)節(jié)的邏輯運(yùn)算方法一般為“平均值”“取大值”“取小值”，用于聯(lián)鎖保護(hù)時(shí)使用“與”“或”進(jìn)行邏輯判斷。冗余配置的3個(gè)測(cè)點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)采用“3取中”，聯(lián)鎖保護(hù)時(shí)使用“3取2”進(jìn)行邏輯運(yùn)算選擇。

另外，火力發(fā)電廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)機(jī)組型式不同，存在汽包水位、爐膛壓力等冗余配置4個(gè)測(cè)點(diǎn)的情況，且測(cè)點(diǎn)多兩兩對(duì)稱布置在設(shè)備兩側(cè)。對(duì)于此種情況，一般采用手動(dòng)選擇4個(gè)測(cè)點(diǎn)中的3個(gè)進(jìn)行“3取中”或“3取2”配合質(zhì)量判斷運(yùn)算實(shí)現(xiàn)優(yōu)選［1］。但在實(shí)際應(yīng)用中，受測(cè)點(diǎn)布置影響，比較容易發(fā)生設(shè)備同側(cè)的2個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)發(fā)生故障導(dǎo)致邏輯誤動(dòng)。以某火力發(fā)電廠汽包水位高鍋爐主燃料跳閘（MFT）事件為例。

某火力發(fā)電廠#2鍋爐為330MW汽包鍋爐，鍋爐A，B兩側(cè)各配置2套雙室平衡容器測(cè)量法的汽包水位計(jì)，分別為汽包水位A1，A2和B1，B2，鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中使用汽包水位A1，A2，B1進(jìn)行“3取中”配合質(zhì)量判斷運(yùn)算實(shí)現(xiàn)優(yōu)選，汽包水位高、低MFT保護(hù)使用汽包水位A1，A2，B1進(jìn)行“3取2”運(yùn)算后實(shí)現(xiàn)。2014年冬季，運(yùn)行監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)汽包水位A1，A2測(cè)點(diǎn)先后異常升高，B1，B2汽包水位無(wú)明顯變化，汽包水位計(jì)算值隨之升高，給水泵在自動(dòng)狀態(tài)下轉(zhuǎn)速開始降低，經(jīng)觀察汽包水位就地水位計(jì)確認(rèn)A側(cè)汽包水位升高屬于設(shè)備故障，實(shí)際汽包水位并無(wú)異常升高，運(yùn)行人員隨即解除給水自動(dòng)，手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但汽包水位A1，A2仍繼續(xù)上漲到達(dá)跳閘值，汽包水位高保護(hù)動(dòng)作，鍋爐MFT［2］。

經(jīng)檢查汽包水位A1，A2變送器安裝于鍋爐A側(cè)汽包水位變送器保溫柜內(nèi)，B1，B2安裝于鍋爐B側(cè)汽包水位變送器保溫柜內(nèi)。汽包水位A2伴熱帶尾部絕緣終端接頭老化破損，伴熱帶短路造成A側(cè)汽包水位伴熱電源跳閘，受環(huán)境溫度影響，汽包水位A1，A2取樣管內(nèi)介質(zhì)凍結(jié)，引起A側(cè)汽包水位顯示值異常升高，滿足汽包水位高保護(hù)動(dòng)作條件造成鍋爐MFT［3］。

2　冗余配置的4個(gè)熱工測(cè)點(diǎn)優(yōu)選改進(jìn)方案［4］

上述案例中，鍋爐汽包水位高、低MFT保護(hù)測(cè)點(diǎn)選擇不合理，未能充分使用冗余配置的4個(gè)測(cè)點(diǎn)，同側(cè)汽包水位變送器布置在同一個(gè)保溫柜內(nèi)且共用同一路伴熱電源，存在因單一設(shè)備故障造成保護(hù)誤動(dòng)可能性，設(shè)備及邏輯可靠性不高。

為避免發(fā)生類似事故，提出1種可靠性較高的冗余配置的4個(gè)熱工測(cè)點(diǎn)優(yōu)選改進(jìn)方案：排除偏差最大值后，其他3個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行“3選中”或“3取2”運(yùn)算，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖保護(hù)。

汽包水位低MFT邏輯采用改進(jìn)方案后，上述案例中在汽包水位A1，A2測(cè)點(diǎn)先后異常升高時(shí)，B1，B2汽包水位無(wú)異常變化，邏輯會(huì)自動(dòng)將與其他測(cè)點(diǎn)偏差最大的汽包水位A1測(cè)點(diǎn)排除掉，變?yōu)槠籄2，B1，B2，這3個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行“3取2”運(yùn)算，可避免因汽包水位異常變化造成的保護(hù)誤動(dòng)。

3　優(yōu)選改進(jìn)方案的實(shí)現(xiàn)方法

設(shè)有冗余配置的4個(gè)測(cè)點(diǎn)A，B，C，D，分別計(jì)算每個(gè)測(cè)點(diǎn)與其他3個(gè)測(cè)點(diǎn)中值偏差的絕對(duì)值：

式中：ABS（a）函數(shù)為返回給定數(shù)字a的絕對(duì)值；MEDIAN（a，b，c）函數(shù)為返回給定數(shù)值集合a，b，c的中值。

假設(shè)DevA＞MAX（DevB，DevC，DevD），則測(cè)點(diǎn)A為偏差最大的值，將其替換為測(cè)點(diǎn)D，B，C測(cè)點(diǎn)以同樣方法計(jì)算，可得出冗余配置的4個(gè)測(cè)點(diǎn)中偏差最小的3個(gè)測(cè)點(diǎn)，設(shè)此3個(gè)測(cè)點(diǎn)為X，Y，Z，則：

式中：MAX（a，b，c）函數(shù)為返回給定數(shù)值集合a，b，c的最大值；IF（a，b，c）函數(shù)為判斷條件a是否滿足，如果滿足返回?cái)?shù)值b，如果不滿足返回?cái)?shù)值c。

將X，Y，Z代入“3取中”或“3取中”配合質(zhì)量判斷運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)冗余配置的4個(gè)熱工測(cè)點(diǎn)的優(yōu)選。

4　案例中應(yīng)用情況

根據(jù)優(yōu)選方案的實(shí)現(xiàn)方法，使用UnityPro及IFix軟件進(jìn)行模擬，測(cè)試改進(jìn)方案與使用3個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行“3取中”運(yùn)算在實(shí)際應(yīng)用中的差異［5］。

仍以上述汽包水位為案例，在UnityPro中新建4個(gè)測(cè)點(diǎn)代表汽包水位A1，A2，B1，B2，新建中間點(diǎn)Out1代表汽包水位A1，A2，B13個(gè)測(cè)點(diǎn)“3取中”輸出值，新建中間點(diǎn)Out2代表汽包水位A1，A2，B1，B24個(gè)測(cè)點(diǎn)優(yōu)選改進(jìn)方案的輸出值，通過LEADLAG及FGEN函數(shù)模擬汽包水位的變化。分別模擬以下5種工況：工況1，汽包水位正常波動(dòng)；工況2，汽包水位A1異常升高；工況3，汽包水位A1，A2異常升高；工況4，汽包水位B1異常降低；工況5，汽包水位B1，B2異常降低。測(cè)試過程中各種工況下汽包水位4個(gè)測(cè)點(diǎn)值及2種計(jì)算見表1。

表1　各種工況下汽包水位測(cè)點(diǎn)值及計(jì)算值mm

5　結(jié)束語(yǔ)

通過模擬實(shí)際應(yīng)用情況可以看出，冗余配置的

4個(gè)熱工測(cè)點(diǎn)優(yōu)選方案在各種工況下均可正常工作，相較于原選擇方案可快速隔離異常測(cè)點(diǎn)，具有較高自適應(yīng)性，明顯降低因測(cè)點(diǎn)故障導(dǎo)致的邏輯誤動(dòng)概率，具有較大推廣價(jià)值。

［1］孫樂民，甘天保.汽包水位三取二保護(hù)邏輯優(yōu)化研究［J］.東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，32（2）：70-73.

［2］錢成.火電廠汽包水位雙室平衡容器差壓式水位計(jì)測(cè)量案例分析［J］.現(xiàn)代制造，2015（21）：140-141.

［3］吳小川，高峰，杭衛(wèi)華，等.火電廠汽包水位測(cè)量裝置問題分析與治理［J］.河南電力，2015（2）：61-64.

［4］裘坤，李華軍，何應(yīng)堅(jiān).控制系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)和分析［J］.自動(dòng)化儀表，2008，29（12）：52-53.

［5］張莉，冗余機(jī)在電廠控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)設(shè)計(jì)分析［J］.電子世界，2014（24）：10

（本文責(zé)編：齊琳）

TM77

B

1674-1951（2016）09-0044-02

2016-04-11；

2016-08-30

高曉晨（1985—），男，河南新鄉(xiāng)人，助理工程師，從事熱控專業(yè)技術(shù)管理方面的工作（E-mail：18637306345@163.com）。