汽包水位保护逻辑优化升级改造

发表时间:2019/6/24   来源:《中国西部科技》2019年第8期   作者:李永利、田新东
[导读] 唐山开滦东方发电有限责任公司建设有两台南汽2×135MW抽凝式汽轮发电机组,配以上海锅炉厂有限公司出品的2×490t/h超高压循环流化床锅炉。

  唐山开滦东方发电有限责任公司
  唐山开滦东方发电有限责任公司建设有两台南汽2×135MW抽凝式汽轮发电机组,配以上海锅炉厂有限公司出品的2×490t/h超高压循环流化床锅炉。
  一、汽包水位测量系统的概况
  东方发电公司超高压循环流化床锅炉汽包水位监控保护测量系统按2套就地水位表、3套差压水位计配置。汽包水位测量装置由锅炉厂供货,相应安装位置均由锅炉厂提供。按照工作原理的不同配置了两种水位测量系统:1、带工业电视的牛眼水位计两套,测点取自汽包左右端部;2、单室平衡室容器的差压变送器三套,用于汽包水位的自动调节和锅炉MFT保护,测点同样取自汽包左右端部,其测量的准确性和可靠性直接影响着锅炉运行的安全性和稳定性。
  汽包水位测量监控系统的任务是:将水位准确控制在0线附近,使饱和蒸汽品质最佳;事故水位时手动或自动停炉。汽包水位保护是机组最重要的保护之一,若锅炉汽包水位太高,使蒸汽带水,蒸汽品质变坏,将导致汽轮机叶片水蚀,日久还将使过热器和汽机通流部分结垢,热效率下降;若汽包水位过低将破坏锅炉整体水循环,引起水冷壁超温爆管,因此必须完善汽包水位的保护系统,优化保护逻辑。
  二、汽包水位保护逻辑优化升级方案的提出
  原汽包高低水位保护逻辑中,各使用一个简单的三取二逻辑算法块,当来自三个差压变送器的信号中有两个满足时(即信号为"1"),输出信号即为"1"。这种简单的三取二逻辑判断方式在三个汽包水位点都正常的情况下没有什么问题,但是当有一点或两点因某种原因须退出运行时,水位的保护逻辑就不能正常实现,有可能发生拒动现象。
  根据二十五项反措要求,汽包水位当有一点因某种原因须退出运行时,应自动转换为二取一的逻辑判断方式;当有二点因某种原因须退出运行时,应自动转换为一取一的逻辑判断方式,以避免发生保护拒动现象。因此东方发电公司两台锅炉必须在水位保护逻辑中引入测量点的状态判断,当某一点退出运行变成坏点时,将这一点退出保护逻辑,自动切换到另外两点二取一的逻辑判断方式;当两点都退出运行变成坏点时,自动切换到一取一的逻辑判断方式。
  要实现上述功能最关键的就是将每个点都经过状态判断,即保护逻辑中使用状态判断为好的测点,若是好点则可以输出为"1";若是坏点则信号输出永远为"0"。实现引入状态判断的逻辑就是:将该点的模拟量状态判断信号取"非"后再"与"上此点的开关量信号作为水位保护中使用的点。优化汽包水位逻辑要考虑到以下两种工况:
  (1)三个点都正常工况。在这种工况下,将三个经过状态判断后的点引入三取二算法块,当输入信号两个为"1"时输出即为"1",这是最基本的三取二逻辑判断方式。三个点都为好点的工况下使用的是这一逻辑。
  (2)有质量坏点的工况。这里又分为三种情况:存在一个坏点,存在两个坏点和三个点均不可用,第三种情况应立即停炉,逻辑中不予考虑。存在一个坏点和两个坏点的工况可以使用一路逻辑来实现。将三个经过状态判断后的点取"或";将三个模拟量状态判断信号点取"或";再将两个"或"门出口信号相"与"。
  将第一种工况下三取二算法块出口同第二种工况下"与"门出口相"或",即可实现三个点都正常时为三取二逻辑判断方式;当有一点因某种原因须退出运行时,应自动转为二取一的逻辑判断方式;当有二点因某种原因须退出运行时,应自动转为一取一的逻辑判断方式。
  三、保护逻辑优化升级后的试验
  逻辑组态完毕后必须进行相关的测试实验,一方面是为了检测逻辑组态是否正确,信号经逻辑判断后能否正常发出去;另外一方面是为了检查点的状态判断信号和水位保护用的开关量信号是否一一对应。
  测试方法分为三个部分:
  (1)模拟三个汽包水位均为"好点"工况。在就地用三个信号源加信号,仿真汽包水位高低值,查看水位高低MFT信号能否发出。
  (2)模拟汽包水位有两个"好点"的工况。将其中任一个汽包水位信号线断开,用另外两个点仿真汽包水位的高低值,查看MFT信号能否发出。再依次将另外两个汽包水位信号线断开,做同样的仿真模拟实验。
  (3)模拟汽包水位有一个"好点"的工况。将其中任两个汽包水位信号线断开,用另外一个点仿真汽包水位的高低值,查看MFT信号能否发出。再依次将对另外的两点做同样的仿真模拟实验。
  测试结果显示这部分实验是非常有必要的。因为在测试过程中就发现了测点的状态判断信号和水位保护用的开关量信号没有一一对应,导致了某一点的坏状态信号存在情况下,此点的开关量水位保护信号还能发出,这样就有可能发生由于一个汽包水位坏点导致锅炉MFT信号发出,形成实际的无故障紧急停炉事故。
  附图:优化升级后的汽包水位保护逻辑图解

 

  四、优化升级改造的效果
  改造后的汽包水位保护逻辑实现了自动转为二取一或一取一的逻辑判断,全面落实了二十五项反措有关汽包水位保护逻辑的要求。消除了汽包水位保护逻辑中存在的拒动隐患,保证了机组的安全稳定运行。此自动切换逻辑简单适用,使用很少的逻辑算法块实现了较为复杂的逻辑判断功能,充分保障了我公司两台锅炉水位监控的准确性,保障了机组的安全稳定运行。
  

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