汽動(dòng)給水泵控制及保護(hù)系統(tǒng)升級(jí)改造

田林林

摘 要：隨著電廠機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行要求和意識(shí)的不斷增強(qiáng)，機(jī)組中重要輔機(jī)設(shè)備的地位也隨之攀升，重要輔機(jī)控制、保護(hù)系統(tǒng)的可靠性也得到了越來越多的關(guān)注。本文對(duì)某公司三、四號(hào)機(jī)組（315MW機(jī)組）小汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)（MEH）及保護(hù)系統(tǒng)（METS）的升級(jí)改造過程進(jìn)行了實(shí)例分析，并通過改造前狀態(tài)、設(shè)計(jì)原則及改造方案的分析來說明小機(jī)控制系統(tǒng)改造的必要性，也希望能為其他單位類似配置的機(jī)組的升級(jí)改造提供參考。

關(guān)鍵詞：小汽輪機(jī) MEH METS DCS 汽動(dòng)給水泵

中圖分類號(hào)：TK284 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（c）-0001-02

1 引言

1.1 MEH柜24V電源故障導(dǎo)致A、B小機(jī)工作不正常

2014年11月15日，#4機(jī)組A、B小機(jī)調(diào)門動(dòng)作異常，A小機(jī)調(diào)門突然關(guān)閉，B小機(jī)調(diào)門突然全開，兩小機(jī)速關(guān)閥均處于打開狀態(tài)。A小機(jī)轉(zhuǎn)速低于2900r/min，電泵聯(lián)啟，RB發(fā)出，機(jī)組快速減負(fù)荷。熱工進(jìn)行處理檢查A、B小機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，A小機(jī)調(diào)門關(guān)閉原因?yàn)锳、B小機(jī)柜內(nèi)24V電源異常，小機(jī)掛閘信號(hào)掃描不到，MEH控制系統(tǒng)誤發(fā)小機(jī)跳閘信號(hào)，調(diào)門邏輯清零，小機(jī)調(diào)門關(guān)閉。調(diào)閱報(bào)警歷史記錄，A小機(jī)速關(guān)閥已開信號(hào)、速關(guān)油壓建立信號(hào)、小機(jī)掛閘信號(hào)均丟失，小機(jī)調(diào)門端子板電源檢測(cè)電壓低信號(hào)報(bào)警發(fā)出，以上信號(hào)均存在不到1s即恢復(fù)正常。B小機(jī)調(diào)門開啟原因?yàn)檎{(diào)門邏輯清零后，由于小機(jī)閥門控制卡和伺服卡均存在一定程度零偏，小機(jī)調(diào)門反向開啟到全開，報(bào)警信息與A小機(jī)一致。根據(jù)A、B小機(jī)共同現(xiàn)象和報(bào)警信息確認(rèn)，本次小機(jī)異常原因是小機(jī)控制柜內(nèi)24V電源供電系統(tǒng)出現(xiàn)異常導(dǎo)致。

1.2 METS柜繼電器座故障導(dǎo)致A、B小機(jī)的PLC工作電源失去

2014年12月14日下午，四號(hào)機(jī)組BTG盤上的聲光報(bào)警光字牌“METS電源故障”報(bào)警發(fā)出。熱工人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查METS柜發(fā)現(xiàn)PLC的I/O卡件不工作，指示燈均不亮，檢查PLC電源上口無電，PLC的CPU轉(zhuǎn)為電池供電來保持內(nèi)部數(shù)據(jù)不丟失。檢查電源發(fā)現(xiàn)，METS柜子電源接線上口兩路電即電氣來的UPS和保安段均正常，兩路電經(jīng)過繼電器切換后，選擇一路送至PLC供電，檢查發(fā)現(xiàn)繼電器工作正常，繼電器座損壞導(dǎo)致常開常閉觸電均不通，導(dǎo)致兩路電源均無法送至PLC，導(dǎo)致工作不正常，將小機(jī)保護(hù)切至旁路后，更換繼電器座，PLC重新上電后恢復(fù)工作正常，將小機(jī)保護(hù)恢復(fù)。

2 問題分析

排查發(fā)現(xiàn)，MEH、METS系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠完善，公用電源或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致兩臺(tái)小機(jī)調(diào)節(jié)的失靈或者保護(hù)的不正常動(dòng)作；MEH、METS系統(tǒng)投運(yùn)已十年設(shè)備老化，卡件控制精度下降；METS采用PLC控制，人機(jī)界面不友好，邏輯隱患難以解決。

3 方案確定

3.1 策略依據(jù)

根據(jù)國(guó)家能源局印發(fā)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中9.1.3項(xiàng)要求，分散控制器應(yīng)嚴(yán)格遵循機(jī)組重要功能分開的獨(dú)立性配置原則，各控制功能應(yīng)遵循任一組控制器或者其他部件故障對(duì)機(jī)組影響最小的原則。

與DCS廠家交流并得到論證，小機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用三塊三重冗余的配置模塊嵌入OC6000e控制系統(tǒng)，不但不會(huì)影響保護(hù)信號(hào)的相應(yīng)速度，還能保證硬件的三冗余，避免了信號(hào)的誤動(dòng)。

3.2 制定方案

將2臺(tái)小機(jī)的電源獨(dú)立、網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立，并升級(jí)控制系統(tǒng)，兩臺(tái)小機(jī)的MEH系統(tǒng)分別布置在各自控制柜的F面，即MEHA系統(tǒng)、MEHB系統(tǒng)。原PLC系統(tǒng)的METSA、METSB升級(jí)為DCS系統(tǒng)，分別布置各自控制柜B面，重新為A、B小機(jī)就地的停機(jī)電磁閥、啟動(dòng)電磁閥、試驗(yàn)電磁閥等設(shè)備配置獨(dú)立電源系統(tǒng)。這樣就實(shí)現(xiàn)對(duì)小機(jī)的控制與保護(hù)系統(tǒng)的硬件在一個(gè)控制柜內(nèi)，控制與保護(hù)的邏輯在一個(gè)DPU內(nèi)，且2臺(tái)小機(jī)相互獨(dú)立。

4 具體實(shí)施

4.1 前期準(zhǔn)備

結(jié)合舊有圖紙明確并核對(duì)MEH、METS中使用的所有信號(hào)名稱、用途、來源，對(duì)各組信號(hào)線做好標(biāo)記，并統(tǒng)計(jì)出來。需要在新控制柜中合理設(shè)計(jì)出各類型信號(hào)處理模塊數(shù)量并合理配置其模塊在柜內(nèi)位置，方便接線；將小機(jī)控制邏輯及保護(hù)邏輯送在上海DCS廠家進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)組態(tài)，升級(jí)組態(tài)期間我廠派技術(shù)人員共同參與。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)安裝

拆除舊MEHA、MEHB機(jī)柜，做好電纜保護(hù)，新機(jī)柜到達(dá)后嚴(yán)格按照DCS機(jī)柜安裝要求及規(guī)程安裝并測(cè)試接地，測(cè)試合格后進(jìn)行接線工作。

4.3 后期調(diào)試

由于DCS控制邏輯及系統(tǒng)畫面涉及到的部分均是重新組態(tài)，系統(tǒng)恢復(fù)完成后，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)傳動(dòng)，對(duì)設(shè)備執(zhí)行嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)試。

4.3.1 查線

首先對(duì)系統(tǒng)原理圖、組態(tài)圖、端子接線圖仔細(xì)研究，并確認(rèn)之間沒有錯(cuò)誤，對(duì)本系統(tǒng)從現(xiàn)場(chǎng)或其他系統(tǒng)取來的每一個(gè)信號(hào)線，都仔細(xì)檢查，確保無誤，查線時(shí)拆的線要及時(shí)恢復(fù)。

模擬量輸入信號(hào)檢查：壓力與轉(zhuǎn)速信號(hào)（注意轉(zhuǎn)速信號(hào)是否穩(wěn)定，有無干擾）、MTSI信號(hào)、熱電偶及熱電阻溫度信號(hào)（注意熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)正確、不要接反，冷端補(bǔ)償是否正確）。

檢查開關(guān)量信號(hào)，特別是速關(guān)閥信號(hào)及保護(hù)信號(hào)，并做好記錄。

檢查掛閘回路、速關(guān)閥試驗(yàn)回路、CCS接口回路。新機(jī)柜上電后，進(jìn)行內(nèi)部控制邏輯檢查、試驗(yàn)，參數(shù)整定，以及卡件校驗(yàn)。

4.3.2 機(jī)柜檢查完畢，新機(jī)柜受電工作

機(jī)柜檢查完畢后，無異常情況，按照設(shè)備受電要求受電。

4.3.3 帶仿真機(jī)做試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)手動(dòng)、自動(dòng)狀態(tài)下MEH的響應(yīng)情況。

（2）給水泵汽輪機(jī)保護(hù)接口功能檢查：滿足給水泵汽輪機(jī)跳閘條件，試驗(yàn)保護(hù)動(dòng)作情況。

（3）伺服控制回路調(diào)整：在開環(huán)和閉環(huán)情況下調(diào)整閥位反饋及指令輸出，調(diào)整伺服控制，并針對(duì)給水泵汽輪機(jī)跳閘、掛閘、閥門中間開度、閥門全開情況下整定伺服系統(tǒng)。

（4）用仿真機(jī)并帶實(shí)際閥門，升速、帶負(fù)荷試驗(yàn)。在靜態(tài)下轉(zhuǎn)速調(diào)整偏差1r/min內(nèi)，進(jìn)行變工況、變參數(shù)、加擾動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)MEH動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況。

4.3.4 超速保護(hù)試驗(yàn)

給水泵汽輪機(jī)電超速試驗(yàn)。

（1）試驗(yàn)時(shí)，給水泵汽輪機(jī)與給水泵的聯(lián)結(jié)對(duì)輪脫開。

（2）小機(jī)掛閘、沖轉(zhuǎn)。

（3）如果給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速上升至5900r/min，電超速保護(hù)不動(dòng)作，就地打危急脫扣裝置或MEH畫面按下“脫扣”按鈕，停止給水泵汽輪機(jī)運(yùn)行。

4.4 系統(tǒng)啟動(dòng)

調(diào)試結(jié)束后，升級(jí)后的小機(jī)控制及保護(hù)系統(tǒng)投入運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

小機(jī)保護(hù)系統(tǒng)由PLC控制改為DCS控制，人機(jī)界面比較友好，且三冗余式卡件大大提高了保護(hù)的穩(wěn)定性。

取消2臺(tái)小機(jī)的控制、保護(hù)的公用硬件部分，降低了硬件故障對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的影響，將每臺(tái)小機(jī)的控制及保護(hù)邏輯各放到一個(gè)DPU內(nèi)的設(shè)計(jì)更加合理。

硬件的升級(jí)改造也消除了原熱工硬件的老化對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行帶來的隱患。

參考文獻(xiàn)

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