摘要：在停机不停炉的单元制机组中，当炉MFT后，蒸汽温度骤降会导致发电机组汽轮机进水、大轴弯曲，对机组的安全运行带来严重危害。本文以某电厂 4×3300MW 机组为例，着重介绍了主、再热蒸汽温度在 10 分钟内突然下降 50 度自动跳机保护逻辑在新华XDPS控制系统中的逻辑设计与仿真试验，逻辑设计使用标准通用功能块，可以方便地移植到其它品牌DCS系统中，为其他电厂实现该功能提供借鉴和参考。
关键字：主、再热蒸汽温度低保护 XDPS系统
【Abstract】 In the unit unit with no stopping furnace，when the furnace MFT，the sudden drop of steam temperature will cause the turbine of the generator set to enter the water and the big shaft will bend，which will seriously damage the safe operation of the unit. In this paper，a power plant 4 × 3300MW unit as an example，focusing on the main and reheat steam temperature in 10 minutes suddenly drop 50 degrees automatic trip protection logic in the Xinhua XDPS control system logic design and simulation test，logic design using the standard Universal function block，can be easily ported to other brands of DCS system for other power plants to achieve the function to provide reference and reference.
1.前言
某电厂机组采用停机不停炉的设计，这种设计有利于事故工况下系统快速恢复，但也存在隐患：当锅炉负荷突甩或炉MFT后，如因减温水的调门反应迟缓、钝涩减温水门无法及时关回等原因，主汽温度、再热汽温将会骤降。但汽轮机依然处于运行状态，高中压汽门处在开启状态，汽轮机会被蒸汽带入水分，造成汽缸立即收缩，会导致动静部分摩擦及汽缸上的结合面形状变异，严重会发生高压转子弯曲。由于投产时设计等原因，机组未设计主、再热蒸汽温度 10 分钟内下降 50 度自动跳机功能。
为保证停机不停炉这种异常工况下汽轮机的安全，通过分析逻辑，查阅资料，设计了主、再热蒸汽温度10 分钟内下降 50 度自动跳机逻辑，经仿真试验正常，投入运行。
2.逻辑设计思路
2.1保护功能实现条件
该厂机组的DCS采用和利时公司MACSV系统，DEH采用上海新华控制公司XDPS400系统。锅炉、汽机保护均通过DCS系统实现，主汽温度、再热汽温度测点在DCS侧及DEH侧均有测点，要实现该保护功能，只需要设计相应的DCS组态即可，不需要另外增加费用。
2.2具体思路。
考虑到主汽温度下降保护并不是一个固定速率，因此不能单纯使用速率判断来实现保护逻辑。需要采集10分钟内的数据并不断与当前值进行比较，但各厂家DCS均无将历史数据引入组态内计算的功能，因此需要在组态内保存10分钟的数据并选择最大值与当前值比较，以判断偏差是否大于50度，并不断刷新10分钟内的数据，实时与当前值比较，考虑到温度变化的连续性，将逻辑内温度的采样周期定为1秒。考虑到本公司DCS应用厂家较多的特殊性，使用新华XDPS400系统设置组态并仿真实现，逻辑设计力求使用通用功能块，以便于向其它厂家DCS移植。
逻辑设计时，主要使用了比较块（cmp）和切换块（T）实现数据的采集和保持。图1为主汽温度A下降判断的逻辑，SPO产生一个周期为1S，占空比为1：1的方波，CNT是一个计数器，cmp对计数器的计数结果进行比较，cmp输出为切换块T的切换控制，为1时，T输出为它的输入1即当前温度值，为0值则输出它的输入2即持续保持它的输出，这样就实现了每秒一次对温度信号的采集和保持，为了实现30秒的数据采集和保持，一共设计了30组cmp比较器和T功能块，并通过第30个cmp比较器输出将计数器CNT复位。对每个T切换块的输出取最大值得到30秒内的最大值并当前值比较，即得出30秒温度下降值，通过判断输出30秒内下降5度报警。
10分钟下降50度逻辑与之相同，不同的是采集的量为30秒内的最大值，采集周期为30秒一次，相应地采集次数为20次，即第20个cmp输出复位CNT计数器。
对主汽温度A信号做质量判断和速率判断，当信号坏质量或速率超限时，自动切除该点保护，以防止保护误动。同时触发DCS软光字报警，提醒运行人员注意。
图1、十分钟内下降50度判断
2.3保护逻辑设计。
在操作员站画面上设置保护投切按钮，运行人员在机组启、停时将保护投入，机组带负荷后退出。当锅炉MFT时，自动投入该保护。保护输出三路信号到汽轮机ETS系统实现“三选二”逻辑跳机，以防止DCS输出口、接线等引起的保护误动。
在DCS画面上增加10分钟内温度的下降值显示，以便于运行人员监视。
在DCS画面上设置多级报警信号：
主、再热汽温度信号块质量报警、主、再热汽温度30秒内下降5度报警，主、再热汽温度十分种内下降40度报警，主、再热汽温度10分钟内下降50度停机。
3.保护逻辑的仿真试验
上述逻辑设计完成后，利用XDPS的虚拟DPU功能，进行了仿真试验。通过试验模拟10分钟内汽温下降50度，试验结果符合逻辑设计要求。
试验中发现的问题：
10分钟内的温度最大值是通过对30秒内的最大值采集得到的，相当于采样周期为30秒，所以仿真试验时“主汽温度600S最大值”呈阶梯状变化，实际应用中可能会造成保护延时动作，最大延时时间为30秒。
解决办法：增加采样数量，即前面采集10秒内的最大值，后面采集60个10秒内的最大值，这样完成十分钟内最大值的判断，这样采样周期为10秒，在可接受的范围内。此方案目前已投入运行。
4.结束语
通过逻辑设计、仿真试验，实现了主汽温度十分钟内下降50度停机保护的功能，同时可以DCS上将下降的数值等给运行人员提示，便于运行人员监视、调整温度，提高了机组运行的安全性。由于组态设计时采用了通过功能块，可以方便地移植到其它DCS系统中，对其它电厂设计此项保护功能，具有很强的借鉴和参考意义。
参考文献：
《DLT 774-2015 火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》
《汽温 10 分钟内下降 50 度跳机保护在OVATION 系统的构思与实现》范华绒 杨航涛 冯武同
论文作者:叶宝军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/28
标签：温度论文; 最大值论文; 逻辑设计论文; 机组论文; 逻辑论文; 组态论文; 功能论文; 《电力设备》2018年第22期论文;