燃煤机组循环水泵组顺控逻辑分析与优化

2021-04-08李忠武李文杰

电站辅机 2021年1期

李忠武，李文杰

(浙江浙能台州第二发电有限责任公司，浙江台州 317100)

0 引言

某1 050 MW燃煤机组共有三台循环水泵(以下简称“循泵”)，用于向凝汽器输送冷却水，冷凝汽轮机排汽。单台循泵配置两台循泵轴承润滑水泵，两台水泵互为备用，循泵运行时，单台水泵运行即可。每台循泵出口管路安装一个液控蝶阀，并单独设置液压油站。循泵正常投运时，循泵出口液控蝶阀(以下简称“循泵出口阀”)处于全开状态。循泵出口阀安装一个模拟量阀位传感器，用以显示阀门状态，同时在循泵出口阀0%、15%、100%阀位处各安装一个机械行程开关，当循泵出口阀阀位分别至0%、15%、100%时，触发循泵出口阀全关、15%到位以及全开三种信号。

包括循泵、循泵轴承润滑水泵、循泵出口阀在内的循泵组设计自动启、停顺控逻辑。机组运行时，运行人员通过操作循泵组顺控启、停按钮即可实现循泵组自动启、停功能。此种控制方式在减轻运行人员操作量的同时，也可以有效防止运行人员出现误操作。

本文基于循泵组某次顺控组自动停顺控执行过程中出现的异常现象，对顺控反馈信号选取以及逻辑组态等方面内容进行探讨分析，并提出优化措施，确保顺控逻辑正常执行。

1 循泵组自动停运顺控步序

循泵组自动停运顺控步序由四步组成，具体步序内容如表1所示。

表1 循泵组自动停运顺控步序

2 循泵组自动停运顺控异常现象

2.1 异常现象分析

某次顺控停运B循泵组时，B循泵出口阀自动关至15%，B循泵停运，B循泵轴承润滑水泵A停运(B循泵运行时，B循泵轴承润滑水泵A运行，B循泵轴承润滑水泵B备用)。但当执行至顺控停运步序第四步时，B循泵出口阀未能自动关闭。最终由运行人员手动关闭B循泵出口阀。

根据上述异常现象，检查分析B循泵组自动停运顺控逻辑中相关信号，具体情况如下：

1)顺控停运第一步：“B循泵组顺控停第一步指令(关B循泵出口阀)”信号置“1”，“关B循泵出口阀”信号变为“1”，B循泵出口阀开始关闭。当“B循泵出口阀关至15%”信号由“0”变为“1”时，触发3秒脉冲信号，“关B循泵出口阀”信号由“1”变为“0”，B循泵出口阀停止关闭。

2)顺控停运第二步：“B循泵组顺控停第二步指令(停运B循泵)”信号置“1”，B循泵停运，“B循泵分闸状态”由“0”变为“1”。

3)顺控停运第三步：“B循泵组顺控停第三步指令(停运B循泵轴承润滑水泵)”信号置“1”，停运B循泵轴承润滑水泵A。

4)顺控停运第四步：“B循泵组顺控停第四步指令(关B循泵出口阀)”信号置“1”，“关B循泵出口阀”信号变为“1”，B循泵出口阀开始继续关闭。但由于B循泵出口阀关闭过程中，“关B循泵出口阀”信号由“1”变为“0”，B循泵出口阀停止执行关闭步序。

最终，由运行人员手动关闭B循泵出口阀。

B循泵组自动停运顺控执行情况历史曲线如图1所示。

图1 B循泵组自动停运顺控执行情况

因此，本次B循泵组自动停运顺控未能正常执行的主要原因是当顺控执行至第四步时，“关B循泵出口阀”信号由“1”异常变为“0”，导致B循泵出口阀停止执行继续关闭步序。

2.2 逻辑检查情况

根据B循泵出口阀联锁逻辑，分析查找能够触发B循泵出口阀“联锁停”或“自动停”，同时将“关B循泵出口阀”信号由“1”变为“0”的信号。

2.2.1 “联锁停”信号分析

1)“B循泵出口阀全开表征”信号(“B循泵出口阀全开”与“B循泵出口阀模拟量反馈”大于90%两个条件同时满足)置1。由于此时B循泵出口阀开度处于中间位置(约15%开度)，因此该信号不会变为“1”。

2)“B循泵出口阀全关表征”信号(“B循泵出口阀全关”与“B循泵出口阀模拟量反馈”小于5%两个条件同时满足)置1。由于此时B循泵出口阀开度处于中间位置(约15%开度)，因此该信号不会变为“1”。

3)“B循泵出口阀油缸补压完成”信号(该信号触发条件至少包括以下内容：“B循泵出口阀全开”或者“B循泵出口阀全关”两个条件任一满足)置1。由于此时B循泵出口阀开度处于中间位置(约15%开度)，因此该信号不会变为“1”。

4)“B循泵跳闸”信号置1。分析B循泵跳闸条件如下(任一条件满足时，B循泵跳闸)：(1)B循泵运行60 s且B循泵出口阀关；(2)B循泵运行且B循泵出口阀模拟量阀位反馈小于75%，延时32 min；(3)B循泵电机温度高保护。综合分析上述三个跳闸条件，均不满足。因此排除由于“B循泵跳闸”信号触发，造成B循泵出口阀“联锁停”信号置“1”的可能。

2.2.2 “自动停”信号分析

“B循泵出口阀关至15%”信号置1。检查“B循泵出口阀关至15%”信号来源，该信号由B循泵出口阀15%阀位处行程开关触发。由于顺控停运第一步执行时，B循泵出口阀自动关至15%开度，该信号变为“1”。当顺控停运第四步执行时，要使“关B循泵出口阀”信号由“1”变为“0”，则“B循泵出口阀关至15%”信号必须出现由“0”变为“1”的改变。但是检查历史曲线发现，“B循泵出口阀关至15%”信号仅在顺控停运第一步执行结束时由“0”变为“1”。

2.3 原因分析

观察历史曲线，当B循泵停运时，B循泵出口阀阀位模拟量反馈由12%变化为14%(由于B循泵出口阀阀位模拟量反馈存在非线性误差，B循泵出口阀阀位模拟量反馈值与其行程开关反馈信号之间存在一定偏差)。因此，推断当B循泵停运时，由于系统扰动原因，B循泵出口阀向全开的方向发生一个极小开度变化，其15%行程开关反馈信号消失(由于信号消失时间极短，小于DCS系统历史站数据采集的1 s死区，因此未能在历史曲线中记录)，“B循泵出口阀关至15%”信号由“1”变为“0”。当自动停运顺控步序执行至第四步时，“关B循泵出口阀”信号变为“1”，B循泵出口阀开始继续关闭，其15%行程开关信号再次触发，“B循泵出口阀关至15%”信号由“0”变为“1”。因此，“关B循泵出口阀”信号由“1”变为“0”，B循泵出口阀停止关闭。

3 循泵组自动停运顺控分析

图2 A循泵组自动停运顺控步序执行情况(历史)

查阅其它时间段内A、B循泵组自动停运顺控步序执行情况，历史曲线如图2、图3所示。

图3 B循泵组自动停运顺控步序执行情况(历史)

结合历史曲线进行比较分析，可以得出如下结论：

1)观察图2所示A循泵组自动停运顺控执行情况，当A循泵停运时，A循泵出口阀阀位模拟量反馈稳定，未发生小幅度开度变化。结合机组多个不同运行工况，分析A、C循泵组自动停运顺控执行情况，也均未发现上述类似现象。因此，如图1所示B循泵组自动停运顺控执行过程中，由于系统扰动造成B循泵出口阀开度小幅度变化的情况并非普遍存在于每台循泵组自动停运顺控执行过程中。

2)观察图3所示B循泵组自动停运顺控执行情况，当B循泵停运时，B循泵出口阀阀位模拟量也发生了小幅度开度变化。但是，由于当时B循泵出口阀阀位模拟量反馈由13%变化为14%，其15%行程开关反馈信号并未消失，因此B循泵组自动停运顺控步序能够按照既定步序执行。

通过上述横向及纵向数据分析，可以得出：循泵组停运过程中，出现循泵出口阀开度小幅度变化现象为B循泵出口阀特有。同时，这种由于系统扰动带来的循泵出口阀开度变化现象并不会必然使B循泵组自动停运顺控逻辑在执行过程中出现异常，存在偶然性。

4 预防措施及验证情况

4.1 预防措施

为避免B循泵组自动停运顺控执行过程中出现上述偶然性异常现象，针对相关逻辑进行以下优化：

在触发B循泵出口阀“自动停”的“B循泵出口阀关至15%”信号后增加一个“下降沿延时”模块。优化后的逻辑即变为：“B循泵出口阀关至15%”信号经“下降沿延时”模块判断后，再触发3 s的B循泵出口阀“自动停”脉冲信号。

当B循泵自动停运顺控第一步执行结束时，“B循泵出口阀关至15%”信号由“0”变为“1”，此时立即触发B循泵出口阀“自动停”脉冲信号，B循泵出口阀停止关闭。即使在B循泵组后续停运过程中，B循泵出口阀开度发生小幅度变化，“B循泵出口阀关至15%”信号由“1”变为“0”，但是由于“B循泵出口阀关至15%”信号发生变化的时间在“下降沿延时”模块延时时间范围内，经下降沿延时模块判断输出的B循泵出口阀“自动停”信号不会立即发生信号翻转，B循泵出口阀“自动停”脉冲信号也不会因为“B循泵组顺控停第四步指令(关B循泵出口阀)”信号置“1”而重复触发。