MFT软逻辑及硬回路设计

李忠生+田琨+张振荣

【摘 要】文章介绍了平顶山热电有限公司DCS升级改造中，锅炉主燃料跳闸（MFT）的

软件逻辑及硬件跳闸板回路设计。通过信号、电源、软件与硬件的冗余设计及容错设计等方式和方法，为机组的可靠运行提供有力的保证措施。

【关键词】MFT；信号处理；软件逻辑；硬件跳闸板；电源

火力发电机组锅炉主燃料跳闸（MFT）作为机组的主保护，其可靠性对机组的安全运行具有重大意义。为保证MFT逻辑动作的正确性，防止出现保护误动、拒动的可能。在MFT的信号处理、软件逻辑及硬件跳闸板回路设计中，充分考虑和应用了冗余技术、容错技术及失电保护技术等，以期MFT保护系统能正确保护机组的安全。

1 工程概况

国家电投集团平顶山热电有限公司现有两台210MW燃煤发电机组投入商业运行，由于原来DCS系统已投运满10年，设备故障率高，维护工作量大，急需进行DCS升级改造。

此次升级改造采用国核自仪系统工程有限公司的NuCON系统，并对整个MFT软硬件逻辑进行了重新设计与优化。

2 MFT软件逻辑设计

MFT软件逻辑所在的控制器为一对冗余的控制器。机柜工作电源为两路冗余交流220V电源，一路来自保安段，另一路来自UPS。

DCS系统信号扫描周期及逻辑运算周期均采用40ms，当出现任何危机锅炉安全运行的危险工况下，使得MFT逻辑能快速切断所有进入炉膛的燃料，保证设备安全，避免事故发生或限制事故进一步扩大。

2.1 开关量信号处理

由于电厂各种干扰非常多，开关量信号很可能发生瞬间抖动，所以在引入MFT保护逻辑前，都要通过延时合处理，以尽量提高信号的准确性。

一般电厂的重要保护信号都会设计3个传感器。比如锅炉炉膛压力高保护信号，现场设置3个压力开关进行检测炉膛压力，这时就有三个锅炉炉膛压力高保护信号的开关量信号输入DCS。对此类三个冗余的开关量信号，在逻辑中通过三取二进行处理，以达到容错效果。再根据工艺需求，进行一定的延时后送入MFT跳闸逻辑。

2.2 模拟量信号处理

电厂的工艺总是存在各种内扰和外扰、以及信号干扰。使得模拟量信号总是在工艺真实值上下不断的波动之中。所以在模拟量信号引入逻辑保护组态前，需对其进行滤波处理，然后再进行高低值判断，判断后的开关量信号再根据工艺需求，进行一定的延时后送入MFT跳闸逻辑。

特别是汽包水位的处理需要注意。汽包水位一般有三个传感器，3个汽包水位经补偿计算后，获得3个补偿后水位（分别为H1、H2、H3）。汽包水位作为MFT跳闸逻辑的重要条件之一，可以有两种信号处理组态方式。

方式一：把3个补偿后水位（分别为H1、H2、H3）经三取中获得一个汽包水位中值H0。再进行高低值判断，判断后的开关量信号DH0再根据工艺需求，进行一定的延时后送入MFT跳闸逻辑。

方式二：对3个补偿后水位（分别为H1、H2、H3）分别进行高低值判断，判断后的开关量信号（分别为DH1、DH2、DH3）再通过三取二处理，达到容错效果。最后根据工艺需求，进行一定的延时后送入MFT跳闸逻辑。

补偿后水位H1、H2、H3都為好点，当补偿后水位H1、H2、H3任意两个之间的差值都大于偏差限时，汽包水位中值H0就会判断为坏点且数值不变，也就无法为MFT逻辑提供真实的判断依据。相比之下，方式二才是更可靠的MFT保护逻辑三冗余模拟量信号处理方式。平顶山热电有限公司MFT保护逻辑中的汽包水位信号处理就采用的方式二。

2.3 MFT动作条件

（1）汽机跳闸且负荷大于15%，三取二；

（2）两台送风机全停；

（3）两台引风机全停；

（4）当无油枪投入且磨煤机运行时，两台一次风机全停；

（5）两台火检冷却风机全停持续30秒钟或火检冷却风压低（三取二）延时30秒；

（6）炉膛压力高二值（三取二），持续3秒钟；

（7）炉膛压力低二值（三取二），持续3秒钟；

（8）汽包水位高于250mm（三取二），持续3秒钟；

（9）汽包水位低于-250mm（三取二），持续3秒钟；

（10）两台空预器全停，延时10秒 ；

（11）炉膛风量<30%超过2秒；

（12）全炉膛灭火：任一给煤机运行时，全部油层火焰及全部煤层火焰失去，发生全炉膛灭火，（层火焰失去：每层失去3个以上火焰信号为层火焰失去）。

（13） 首次油枪连续点火失败3次：炉膛中没有燃烧器在运行，且油枪点火失败次数达3枪次。

（14）失去所有燃料：锅炉投运后（任意一只油枪曾经投运过），（所有油角阀关闭或炉前进油快关阀关闭）且（给煤机全停持续20秒或所有磨煤机全停）；

（15）操作员MFT跳闸：操作员将操作台的两个MFT按钮同时按下；

（16）脱硫故障（三取二），持续3秒钟。

2.4 MFT触发逻辑

把上述的16个MFT动作条件输入到First模块的输入引脚In1～In16。任意一个MFT动作条件触发，First模块的输出引脚D立即为“1”并发出MFT信号，且输出引脚Y记录下触发的输入引脚序号（1～16）。

MFT信号发出后，通过控制器的逻辑组态去联锁跳闸相应的辅机设备，并输出到三个DO通道，且三个DO通道位于不同的三块DO卡里。

2.5 MFT的复位及动作条件切除逻辑

MFT动作后，输出引脚D及Y的值长期保持，直至锅炉炉膛完成吹扫后自动复位。

在组态中，搭建了MFT动作条件切除逻辑。当把某一MFT动作条件切除后，该条件将不参与MFT触发逻辑的运算。因此，只有在特殊情况下，根据现场实际运行情况，经值长批准，可由热工组态人员根据工作票对相应的MFT动作条件进行切除操作。endprint

3 硬件跳闸板

硬件跳闸板设计采用交流、直流两套跳闸板冗余设计。DCS输出MFT动作信号至3个MFT动作继电器，每个继电器都含4个常开触点。配置2个手动MFT按钮，每个按钮含3个常开触点和1个常闭触点。

从图1交流硬件跳闸板电气回路设计图可看出：该回路跳闸继电器为得电动作，手动MFT按钮触点与DCS输出MFT继电器触点并联，2个手动MFT按钮触点串联，将3个MFT动作继电器触点构成3取2动作回路。交流跳闸继电器触发后，通继电器的常开触点去跳闸相应的辅机设备。回路通过继电器R21实现自保持，直到MFT复位信号触发，回路重新失电。

交流硬件跳闸板的工作电源由DCS系统两路电源切换后提供。在极端情况下，如果DCS两路工作电源均失去，将导致交流硬件跳闸板回路失电，将产生交流跳闸继电器拒动现象。

在DCS两个工作电源均失去的极端情况下，交流硬件跳闸板有拒动现象，所以我们设计了直流硬件跳闸板。把DCS两路电源失电信号引入直流硬件跳闸板回路，交直流电源都正常时，交流、直流硬件跳闸板的跳闸继电器触点并联同时工作。同时考虑直流硬件跳闸板也有失去的可能，把直流硬件跳闸板设计成失电动作，从而保证在最坏的情况下，也能实现所有进入炉膛的燃料能及时切断。如图2直流硬件跳闸板电气回路设计图所示。手动MFT按钮触点、DCS输出MFT继电器触点、DCS系统两路电源失去串联，2个手动MFT按钮的触点并联，将3个MFT动作继电器触点构成3取2动作回路。直流跳闸继电器触发后，通继电器的常闭触点去跳闸相应的辅机设备。回路通过继电器R16实现自保持，直到MFT复位信号触发，回路重新得电。

4 结束语

（1）通过对MFT信号的处理，实现了信号的容错能力，消除了信号干扰引起的误动。

（2）手动跳闸按钮采取同时动作有效和DCS输出MFT继电器3取2的动作方式。该方案在确保MFT不拒动的前提下，降低了MFT误动的可能性。

（3）MFT软件逻辑与硬件跳闸板为冗余关系，任意一个触发MFT，都会跳闸相应的辅机设备。

（4）硬件跳闸板采用交流、直流两套跳闸回路。交流回路为得电动作。把DCS系统两路工作电源散失信号送至直流跳闸回路，同时直流跳闸回路设计为失电动作。在DCS两路工作电源及MFT直流电源都失电的情况下，均能实现及时切断所有进入炉膛的燃料。

通过上述冗余技术、容错技术及失电保护技术在MFT软逻辑和硬回路设计中的应用，保证了MFT逻辑动作的正确性，防止出现保护误动、拒动的可能。保证了机组设备的安全，避免事故发生或限制事故进一步扩大。

【参考文献】

[1]朱北恒等《火电厂热工自动化系统试验》，北京：中国電力出版社，2006.

[2]邓庆松等《300MW火电机组调试技术》，北京：中国电力出版社，2002.

[3]DL/T 1091 - 2008， 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程[S].

[责任编辑：张涛]endprint