《锅炉汽包水位保护逻辑的优化与改进》 (1)

摘要： 针对蒙西电网内各发电厂实际投运的锅炉汽包水位保护逻辑功能不符合 《防止电 力生产重大事故的二十五项重点要求》 的情况， 对于无故障信号判断功能的汽包水位保护逻 辑， 提出优化与改进方案； 列举了该方案在工程中的典型应用实例， 并指出了应用过程中的注 意事项及逻辑优化后的检查试验方法。 关键词： 锅炉汽包； 水位保护逻辑； 水位信号； 锅炉主燃料跳闸； DCS 文献标志码： B 文章编号： 1008－6218 （2012） 01－0071－03
汽包水位 1 高Ⅲ 汽包水位 1 故障 汽包水位 2 高 wk.baidu.com包水位 2 故障 汽包水位 3 高 汽包水位 3 故障
NOT
（4） AND
AND
2 3
（1） NOT
（8） OR AND
（11） （10）
OR
汽包水位高Ⅲ （去 FSSS）
（5） AND
（9）
（2） NOT
（6） OR
（3）
（7）
图 1 优化与改进后汽包水位 3 取 2 逻辑原理图
[收稿日期] 2011-08-30
1
1.1
汽包水位保护逻辑存在的问题
规程要求 《25 项反措》 中明确规定锅炉汽包水位高、 低保 护应采用独立测量的 3 取 2 逻辑判断方式， 并提出 相应的要求： 当有 1 点因某种原因须退出运行时， 应 自动转为 2 取 1 的逻辑判断方式， 并办理审批手续，
[作者简介] 秦成果 （1967—） ， 男， 内蒙古人， 学士， 高级工程师， 从事热工自动化技术应用与研究工作。
延时。 （3） 为了方便检修， 可以在不退出保护的情况 下， 引入检修状态信号 （由检修按钮发出） ， 与逻辑 中汽包水位信号品质判断后信号相或再接入后面 的逻辑中， 其含义为： “当汽包水位信号品质坏或检 修时， 剔除该汽包水位信号状态值” 。 （4） 逻辑修改后， 必须通过仿真或静态试验， 检查每个信号连接正确无误后， 才能进行动态试验 [5]。 建议最好在机组停运时搭建逻辑， 并经过全部试验 检验合格后， 再将保护投入。 （下转第 76 页）
应检查 的信号 1， 2 1， 3 2， 3 2， 3 1， 2
1 2 3
检验 2 取 1 逻辑 （2 个汽包水位信号正常）
1， 3
检验 1 取 1 逻辑 （1 个汽包水位信号正常）
注： 1） 1， 2， 3 分别表示汽包水位信号的编号。
4
汽包水位逻辑优化注意事项
图 2 是优化后逻辑在新华 XDPS 分散控制系统 中的应用实例， 图中包含了模拟量转开关量、 汽包 水位高 Ⅲ 和低 Ⅲ 值判断及选择功能。在对原逻辑 进行优化过程中， 应注意以下问题： （1） 保留原逻辑中汽包水位保护动作所需的 时间延迟功能块。 （2） 为防止信号出现抖动现象时造成逻辑误 判断， 可以在汽包水位信号品质判断后增加 1～2 s
2
汽包水位保护逻辑的优化与改进
3
优化后逻辑的检查试验方法
图 1 是优化与改进后符合 《25 项反措》 要求的汽 包水位保护逻辑原理图。图中只列出了汽包水位 高Ⅲ值逻辑的形成原理 （低Ⅲ值逻辑的形成原理与 此相同） 。优化与改进后， 逻辑的执行过程介绍如
作为锅炉最重要的主保护之一， 汽包水位保护 逻辑修改后必须进行全面的检查性试验， 以验证逻 [4] 辑的正确性与可靠性 。试验前应做好试验方案， 试验时应做好记录。针对标准逻辑， 试验应至少包 括以下 3 种情况：
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内蒙古电力技术
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限期 （不宜超过 8 h） 恢复； 当有 2 点因某种原因须退 出运行时， 应自动转为 1 取 1 的逻辑判断方式， 同时 应制定相应的安全运行措施， 经总工程师批准， 限 期 （8 h 以内） 恢复， 如逾期不能恢复， 应立即停止锅 [2] 炉运行 。 1.2 汽包锅炉水位控制逻辑无故障信号判断功能 蒙西电网内各汽包锅炉的水位控制功能均已 在 DCS 中实现， 各机组都能将 3 个汽包水位变送器 输出的模拟量引入 DCS， 经水位 （高、 低） 判断并转换 成开关量信号后， 进行典型的 3 取 2 逻辑处理， 当出 现 2 个水位高 Ⅲ 值或 2 个低 Ⅲ 值时， 汽包水位保护 动作， 触发 MFT （锅炉主燃料跳闸） 。 蒙西电网内各电厂汽包水位测量装置的配置 虽然能够满足规程要求 [1-3]， 在 3 个汽包水位变送器 信号均正常时， 汽包水位保护逻辑也能够正确动 作， 但是当汽包水位变送器信号出现故障时， 绝大 多数机组因系统中没有相应的逻辑判断功能而不 能区分出故障信号。显然， 这些电厂锅炉机组的汽 包水位保护逻辑不符合 《25 项反措》 要求， 机组存在 保护失效的安全隐患， 应及时对汽包水位保护逻辑 进行优化与改进处理。
Optimization and Retrofit to Boiler Drum Water Level Protection Logic
（1.Inner Mongolia Electric Power Science & Research Institute，Inner Mongolia Hohhot 010020; 2.Haibowan Power Plant, Inner Mongolia Wuhai 016034）
4
结语
[2] 中国电力规划设计协会.DL/T 5000—2000 火力发电厂 设计技术规程 （热工自动化部分） [S].北京： 中国电力出版 社， 2000： 2-8.
一次风机稀油站直接关系到锅炉燃烧系统的 安全稳定运行,稀油站故障会引发机组降负荷、 锅炉 灭火、 机组跳闸等严重事故 [4]。内蒙古华电乌达热 电有限公司一次风机稀油站 DCS 逻辑及电气控制 回路的改进， 有效避免了类似事故的发生。 目前该机组 DCS 中无一次风机稀油站压力监 视信号， 无法查看稀油站供油压力的历史情况。建
下。 2.1 所有汽包水位信号均正常 当汽包水位信号均正常时， 执行原标准的 3 取 2 逻辑 （8） 。 2.2 有 1 个汽包水位信号发生故障 当有 1 个汽包水位信号发生故障而品质变坏 时， 该汽包水位状态信号被剔除后， 再对余下的 2 个 汽包水位信号进行逻辑判断， 而发生故障的汽包水 位故障状态量经或门 （7） 引入与门 （10） ， 做准备状 态； 其余 2 个品质正常的汽包水位信号中的任 1 个 出现高 Ⅲ 值时， 经或门 （9） 和原来已经进入准备状 态的信号相与后， 再通过或门 （11） 触发 MFT， 实现 “2 取 1” 功能。 2.3 有 2 个汽包水位信号发生故障 当有 2 个汽包水位信号发生故障而品质变坏 时， 这 2 个汽包水位状态信号均被剔除， 汽包水位故 障状态量经或门 （7） 同样引入与门 （10） ， 同时做好 准备状态； 当剩余的品质正常的汽包水位出现高Ⅲ 值时， 经或门 （9） 和刚才进入准备状态的信号相与 后， 再通过或门 （11） 触发 MFT， 实现 “1 取 1” 功能。
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（1） 3 个汽包水位信号均正常， 在机柜端子处 或就地分别模拟汽包水位信号， 将任意 2 个汽包水 位信号调整到保护动作值， 检查汽包水位保护是否 动作而触发锅炉 MFT。 （2） 将 3 个汽包水位信号中任 1 个信号线断 开， 对另外 2 个汽包水位信号进行模拟， 单独调整其 中 1 个汽包水位信号到保护动作值， 检查汽包水位 保护是否动作而触发锅炉 MFT； 再依次进行另外 2 种组合， 做同样的试验。 （3） 将 3 个汽包水位信号中任 2 个信号线断 开， 对余下的汽包水位信号进行模拟， 将该信号调 整到保护动作值， 检查汽包水位保护是否动作而触 发锅炉 MFT。在试验时， 将组合方式以表格方式列 出 （见表 1） ， 以防漏项。
汽包水位高Ⅲ （去 FSSS） OR
汽包水位 1 高Ⅲ 补偿后汽包水位 1 HLAlm 汽包水位 1 低Ⅲ AND 汽包水位 1 补偿后汽包水位 2 汽包水位 1 故障 NOT
OR
TD-on 1s OR
AND
AND
TQ
汽包水位 2 高Ⅲ HLAlm 汽包水位 2 低Ⅲ AND 汽包水位 2 故障 NOT
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秦成果， 等： 锅炉汽包水位保护逻辑的优化与改进 表 1 锅炉汽包水位保护逻辑检查试验记录 1）
检查项目 检验 3 取 2 逻辑 （3 个汽包水位信号正常） 组合方式 1， 2 1， 3 2， 3 （1 坏） 1， 3 （2 坏） 1， 2 （3 坏） 1 （2、 3 坏） 2 （1、 3 坏） 3 （1、 2 坏） 2， 3
议机组检修时， 在一次风机稀油站加装压力测点， 并将信号送至 DCS， 以便运行人员实时监视油压变 化情况， 亦有利于发生事故时分析、 查找原因。
［参考文献］ [1] 常州市华立液压润滑设备有限公司.XYZ-25 稀油站电控 柜使用说明书[M].常州： 常州市华立液压润滑设备有限公 司， 2002.
锅炉汽包水位保护是机组主要保护之一， 其逻 辑的正确性、 动作的可靠性直接关系到锅炉的运行 安全 [1]。近期， 在对蒙西电网内各发电厂进行热工 技术监督检查时发现， 大多数机组水位控制逻辑的 功能不满足 《防止电力生产重大事故的二十五项重 [2] 点要求》 （以下简称 《25 项反措》 ） ， 应尽快加以改 进。
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INNER MONGOLIA ELECTRIC POWER
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锅炉汽包水位保护逻辑的优化与改进
秦成果 1， 王立红 1， 王
（1.内蒙古电力科学研究院， 内蒙古
彪 1， 杨 丽 1， 王冲宇 2
呼和浩特 010020； 2.北方联合电力有限责任公司海勃湾发电厂， 内蒙古 乌海 016034）
Qin Chengguo1, Wang Lihong1, Wang Biao1, Yang Li1, Wang Chongyu2
Abstract： With protection function of boiler water drum level actually operated in respect power plant in Western Inner Mongolia Power Grid, can not conform to 25 Key Requirements for Preventing Major Accident of Electric Power Production, aiming at water drum level protection logic with non failure signal verification function, put forward optimization and improvement program. Typical actual applied example for this program has been enumerated in project. Point out attention during application and verification testing method after logic optimization has been provided. Key words： boiler drum; water level protection logic; signal of water level; boiler main fuel trip; DCS
护信号的开关量仪表以及变送器应单独设置， 当确 有困难而需要与其他系统合用时， 其信号应首先进 入保护系统； 同时， 该信号宜采用 ‘三取二’ 的方式 [2-3] 进行选取” 的原则 。改进后， 将 “油压低 Ⅱ 值” 压 力开关信号直接送至 DCS 连锁停一次风机， 并且重 新布置了 “油压低Ⅱ值” 压力开关的控制电缆， 使其 远离了电动机动力电缆， 避免回路干扰信号引起风 机误跳。
2/3 汽包水位低Ⅲ （去 FSSS） OR
汽包水位 2 补偿后汽包水位 3
AND OR
AND
TQ
汽包水位 3 高Ⅲ HLAlm 汽包水位 3 低Ⅲ AND 汽包水位 3 故障 NOT
汽包水位 3
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TQ
图 2 汽包水位 3 取 2 逻辑典型应用
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