河南豫联电厂2×300MW机组顺控系统的改进

李宝锋 谢超锋

摘要锅炉、汽轮机顺序控制系统是目前国内电厂辅机设备控制中应用较多的控制方式,本文提出对豫联集团二期扩建2?00MW几个重要的辅机系统,如锅炉风烟系统、锅炉制粉系统、除氧给水系统和汽机润滑油系统等控制逻辑的优化改进,使得整个顺序控制系统更加完善,联锁保护动作更加准确可靠,对提高机组的安全稳定运行具有积极意义。

关键词顺序控制热工保护调试

中图分类号:TP2文献标识码:A

1 机组概况

豫联集团二期扩建2300MW机组(4#、5#机组),锅炉由东方锅炉股份有限公司生产,型号为DG1025/17.4-/Ⅱ14型亚临界自然循环汽包炉;双拱型单炉膛“W”火焰燃烧、一次中间再热、平衡通风、露天布置、全钢结构、固态排渣炉。汽轮机由东方汽轮机厂生产,型号为N300-16.7/537/537-8型,型式:亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、凝汽式汽轮机。发电机由东方电机股份有限公司生产,型号为QFSN-300-2-20B型,冷却方式为水氢氢,采用自并励静态励磁方式。

2 控制系统及性能介绍

本期DCS控制系统采用北京ABB贝利控制有限公司生产的Symphony分散控制系统。该系统由分散控制单元BRC、人机接口站(包括操作员站、工程师站)、外设、网络接口模块(NIS和NPM)、通讯网络等组成。共有三个通讯环路:#4机DCS环路、#5机DCS环路、DCS公用中心环路。#4机DCS环路、#5机DCS环路分别为#4、#5机组的控制环网,公共DCS网络为公用系统控制环路,并通过网络接口分别和#4机DCS网络、#5机DCS网络相联,完成公用系统和单元机组之间的数据通讯。

3 控制逻辑改进内容

锅炉、汽机顺序控制系统由于控制全厂主要辅机的安全运行,涉及锅炉、汽机及外围辅助系统,调试范围较广。在对豫联集团二期扩建2300MW机组的顺序控制系统的具体调试过程中,发现原设计逻辑存在一定的缺陷,与辅机的实际运行要求不适应,不利于各辅机系统安全、有效地运行,在与设计院及调试人员讨论后,对原逻辑中不合理的部分进行了修改,以便于各辅机系统更好的实现其程控启、停及保护功能。现将改进措施介绍如下:

3.1 汽轮机BDV阀、VV阀控制逻辑的优化

东汽厂事故排放阀(BDV阀)、通风阀(VV)、节流阀、RFV阀等四个阀的控制逻辑在DEH逻辑、DCS逻辑中均没有设计,后经与东汽自控、ABB贝利公司、工程处、调试所召开专题会议,决定在DCS、DEH内部分别增加此四个阀的相关逻辑,并且保证DEH控制逻辑的相对独立性。DCS、DEH之间的连锁信号则采用硬接线来实现。其设计思路如下:

(1)由于汽轮机采用高中压缸为合缸布置,设置BDV阀,主要是为了防止高中压缸间轴封齿顶间隙增大后,机组甩负荷时高压缸内蒸汽由外窜入中压缸造成汽轮机超速。该阀在机组甩负荷时打开,使高压缸至中压缸的轴封泄漏排向凝汽器,进一步抑止汽轮机超速。在逻辑设计中,由DEH做逻辑送出“中压调门阀位小于15%”信号经继电器隔离送出信号经电缆至DCS,DCS内部做逻辑来实现:当中调门阀位大于15%时,关BDV阀;当中调门阀位小于15%时,开BDV阀。

(2)通风阀(VV)、节流阀、RFV阀,不做顺序控制逻辑,只做单操。其开关允许条件由东汽厂提供。通风阀(VV阀)的作用是在中压缸启动过程中通风阀打开,将高压缸与排汽装置连通,排出高压缸因鼓风产生的热量。

3.2 锅炉制粉系统控制逻辑改进

3.2.1 磨煤机子组

锅炉配套的BBD4062型双进双出磨煤机正压直吹式制粉系统, 原设计中磨煤机油站相对于磨煤机启动的允许条件为:磨煤机油站无故障,而油站无故障信号是根据油站油泵运行信号判断的,如果油泵启动正常,即认为油站无故障。调试组讨论认为此允许条件不完善,因为磨煤机油站的主要功能是给磨煤机运行提供一定的润滑油压,从而保障磨煤机的轴承和轴瓦之间有足够的润滑油润滑,减少磨煤机轴承和轴瓦的摩擦。采用磨煤机油站无故障作为磨煤机启动允许的闭锁信号,就不能确保磨煤机润滑油压是否达到额定值,如果油站油泵运行,而其出口油阀未开或未全开,或油压达不到需要的润滑油压就启动磨煤机,也会对磨煤机的轴承和轴瓦造成磨损。

3.2.2增加磨煤机的跳闸条件

下列条件中任何一个出现,则发生磨煤机跳闸。

(1)MFT;(2)丧失一次风(两台一次风机全停,或者一次风压低于跳闸值3.4kpa);(3)两台密封风机全停或者密封风与两侧容量风之间差压任一低于2.5kpa;(4)磨煤机任一轴承温度>65℃;(5)磨煤机油严重故障信号(两低压润滑油泵停,或润滑油压<0.05MPA),由油站PLC给出;(6)磨机运行时,两侧分离器出口至燃烧器气动门全关;(7)磨机运行时,出口一次风关断门全关;(8)任一给煤机运行时,对应磨的冷热风关断门全关;(9)磨出口温度高高;(10)RB联跳磨煤机。

3.3SOE顺序记录整理

顺序控制系统(SCS)对重要辅机的测点除做有SOE(事故追忆)外,另外对重要辅机的联锁在Conductor NT(操作员站)画面上均做有跳闸首出,跳闸首出原因(下转第145页)(上接第143页)作为事故跳闸原因的重要追溯手段之一,对于帮助运行人员尽快查明跳闸原因,及时处理问题非常有用。具有跳闸首出的辅机包括:引风机、送风机、一次风机、磨煤机、电动给水泵等。原DCS厂家配置的SOE点不尽合理,如设计有A/B凝结水泵停止、A/B密封油泵停止等信号,这些信号实际用处不大。而一些重要的ETS停机首出、左,右高压主汽门关闭信号、二段抽汽逆止门---六段抽汽逆止门关闭信号、高排逆止门已关信号均没有进SOE卡,不便于事故状态查找原因。为解决这一问题,我们将影响机组安全的信号全部加入SOE记录,并对原SOE点重新逐个核对,修改了SOE端子板的接线位置,并在DCS厂家配合下对SOE内部逻辑进行了完善。

3.4 汽机润滑油系统、发电机定冷水系统保护定值修正

在豫联二期热工保护定值编审过程中,经查东汽厂《N300-16.7/537/537-8型汽轮机启动、运行说明书》,润滑油压低至0.039Mpa时为停机值、0.029Mpa为停盘车值、0.049Mpa为报警值。以上定值取的基准零点为:轴承中分面处。但是参与油润滑油系统跳机的开关均由东汽厂成套供货,安装在主厂房零米主油箱顶部的低油压遮断装置箱内,二者之间存在物理位置高度差。后经就地实测汽机运行平台与主油箱开关安装高度,对原跳机值、报警值、停盘车等最重要的保护定值进行了修正。发电机定子水保护是水—氢—氢发电机的常用保护,作用是防止发电机定子冷却水中断或者流量低时导致发电机线圈冷却不足对发电机造成损害,是一项主要停机保护之一。经查东方电机厂氢油水系统控制说明书,其停机保护是通过46PdS11A、46PdS11B、46PdS11C三个流量开关(差压开关)经“三取二”硬联接后进行ETS实现跳机。按照其说明,定冷水正常流量为45t/h,跳机值为低于35t/h并延时30秒。但是实际5#发电机定冷水泵流量比设计值偏低8 t/h左右,最终经协调讨论,将定值仍严格按照东电说明书进行设置,差压开关的差压值依据节流孔板计算书进行推算,差压动作值为:29.4kPa,断水延时由原30秒改为3秒。后经机组试运时定冷水泵通水试验,实际观测定冷水流量跳机值约为32t/h左右,基本满足了发电机安全运行的需要。

3.5 关于重要辅机电接点温度信号误动作,引起辅机跳闸问题的处理

双金属电接点温度表作为热控的重要元件之一,对监测辅机各测点的温度变化有着不可替代的作用,然而它也存在一定的缺陷:如在温度接近动作值时会因为就地振动导致误发信号,引起保护误动作,影响整个机组的正常运行。为妥善解决这一问题,各重要辅机的电接点温度信号,全部改用Pt100热电阻信号接入DCS系统,并在DCS逻辑内部取门槛值来做为辅机轴承温度高高保护条件,这样即消除了因为振动而误发的脉冲信号,又确保了测点的正常保护动作,而电接点温度计不再做为跳闸信号源,仅仅作为运行人员就地巡检时监测参考用。

3.6 对机侧重要的自动调节阀定位器的处理

汽机侧参于自动调节的气动调节阀故障率较高,特别是阀门定位器经常出现零位飘移,无法按照运行人员的意愿动作,使被调工况达到运行参数的要求。试运时,4#机所用的定位器频繁出现控制输出气路堵塞、反馈信号不稳定、输出气源不平衡、线性不好等缺陷,使阀门无法按照运行人员的意愿动作,使调节阀失控。对于机侧比较重要设备的自动调节,如凝结器水位自动调节、除氧器水位自动调节、除氧器压力自动调节等,这些设备运行状况的好坏,直接影响到机侧自动投入率。在全部更换为西门子定位器后,效果明显改善,保证了自动调节的可靠投入。该型定位器在我厂已有近一年时间的使用实践,工作稳定,故障率低,调节特性灵敏,达到了改造目的。

4 结论

豫联二期2?00MW机组顺序控制系统(SCS)及保护系统中类似改进还有很多,本文仅将主要部分的改进措施提出来供大家参考。改进后的顺序控制系统(SCS)控制逻辑比原来更加完善,各联锁保护系统的动作也更为准确、可靠,使各主要控制系统在试运期间运行情况良好,各项指标在空负荷、带负荷及满负荷调试验评中均达到了《火电工程调整试运质量及评定标准》规定的优良标准。