玉环电厂循环水控制逻辑分析及可靠性改进.pdf

玉环电厂循环水控制逻辑分析及可靠性改进 傅望安 郑卫东 （华能玉环电厂 浙江 玉环 317604） 摘 要：本文对华能玉环电厂的循环水控制系统的改进措施进行了详细阐述。分析了循环水系统历次发生的不安全 事件，并在分析的基础上对其就地测量设备和联锁保护逻辑加以改进，减少循泵误动或拒动的概率，提高了循环水 系统运行的可靠性。 关键词：循环水 可靠性 联锁保护 改进 华能玉环电厂装机容量为 41000mw，循环水系统的控制方式采用扩大单元制，每台机组设 置两台循泵和两台出口蝶阀，一、二期的循环水系统各自设置联络管，并安装两台联络阀，两台联 络阀由两台机组的操作员分别操作（例如一期的两台联络阀，1 机组操作员只能操作1 联络阀， 2 机组只能操作2 联络阀） 。该厂百万千瓦火电机组的总体设计为国内设计院首次独立承担，故 循泵的设计裕量较大。即使在夏季，只要不出现极端高温的天气，单泵运行已能满足单元机组满负 荷运行的要求。鉴于循泵电机的电耗较大，加上各电厂在节能减排方面的重视，因此单机单泵运行 在全年已成为一种基本的运行模式（在迎峰度夏期间因环境温度高，综合考虑机组的经济指标，机 组运行方式一般改为二机三泵） ，这种运行方式对循环水控制系统/设备的可靠性的要求非常高，即 一方面要求运行循泵减少误动，另一方面又要求备用循泵的联动绝对可靠。 1 控制系统的可靠性分析 该厂机组从投产至今， 循环水系统已经发生过几起不安全事件。 归纳起来， 主要典型事例有： 1） 某机组 b 级检修后，因循环水系统的整体调试需要，对该机组循环水的母管进行注水，期间因出口 蝶阀后的排气阀冒水导致蝶阀坑满水，相邻运行机组的循泵 a 出口蝶阀行程开关误发全关信号（a 泵运行，b 泵备用） ，循泵 a 跳闸，循泵 b 联启；同样，循泵 b 也有出口门“关”的误发信号存在， 循泵 b 跳闸，循环水系统全停，机组因真空低保护动作而跳闸。2）运行中某机组循泵 a 跳闸，b 泵联启过程中因出口蝶阀 15 度开关信号未曾收到 （因蝶阀坑长年较阴湿， 且海边空气中盐分含量高， 蝶阀行程开关存在锈蚀现象，接点未能正确闭合） ，b 泵未能正常启动。所幸运行人员重新紧急启 a 泵成功，避免一次机组非计划停运。3）出口蝶阀“开”信号曾经常出现时有时无现象，对循泵的安 全运行形成极大威胁（如：出口蝶阀“开”信号失去 30 分钟将跳循泵） 。 通过分析该厂及其他电厂循环水系统历次发生的不安全事件（包括形成和未形成后果的） ，发 现循泵和出口蝶阀的设备可靠性很高，影响循环水系统运行的主要隐患是循环水控制系统与仪控就 地设备的可靠性不高。针对此情况，我们从两个方面提高循环水系统的可靠性：一是进一步优化循 泵联锁逻辑，杜绝类似“单点”保护逻辑的存在，减小循泵误动或拒动的概率；二是采取措施，从 测量方面考虑提高出口蝶阀各行程开关的可靠性及冗余性。 循环水系统的控制逻辑较为简单，这里对逻辑和存在的隐患点加以简要分析。循泵启停与出口 蝶阀的相互联锁逻辑关系简单如图 1、图 2 所示。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 图 1 循泵启停与出口蝶阀的逻辑关系 图 2 循泵跳闸条件 从图 1 可以看出，当发出循泵“启”指令时，控制系统第一步是去开出口蝶阀，此时循泵本身 并不启动；第二步当出口蝶阀快速开到 15位置时（即此时控制系统接收到 15 度开关信号） ，循泵 真正发出启动指令，循泵运行，同时出口蝶阀依旧缓慢开启至 100。如在此过程中未接收到出口 蝶阀 15 度开关信号，那么从发出循泵启动指令开始，延时 20 秒后出口蝶阀将发出自动关指令，出 口蝶阀关闭，循泵将不会启动。反之停泵依然。在循泵启/停的整个过程中，出口蝶阀 15 度信号开 关的作用非常重要，一旦其故障或因各种原因未能正确动作，将使循泵无法正确启/停，会对循泵本 身的安全造成威胁，更会对机组的安全运行带来极大隐患，极易发生前文介绍的第二种不安全事件， 即机组因此而发生非计划停运事件。从图 2 看出，产生循泵跳闸的条件有三个，一是循泵本身温度 保护， 因每点温度保护都有较完善的温升率限制和质量坏点剔除条件， 误发率非常低； 二是蝶阀 “开” 反馈失去，但因有延时 30 分钟条件，在此期间，大屏报警将会提醒运行人员及时判断与采取措施， 也能有效避免循泵误跳；三是蝶阀“关”反馈触发，将会立即触发循泵跳闸，前文介绍的第一种不 安全事件即属于此类。 2 逻辑优化与可靠性改进 通过分析循泵与出口蝶阀的相互联锁关系，发现存在的隐患主要是：a、蝶阀“关”反馈与 15 度开关信号的作用无与伦比，同时又类似于传统的“单”点保护，应考虑通过增加冗余点或增加验 证条件加以完善；b、阀坑内常年较潮湿，且由于地处海边，腐蚀性强，普通行程开关不能满足需要， 应考虑设备换型。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 在实地考察了蝶阀行程开关安装位置后发现在相同地点并列增加冗余点难度非常大，此方案基 本不可取。因此在逻辑中增加验证条件的辅助判断相对比较现实，蝶阀“关”反馈验证条件为：如 果该蝶阀在运行中确实发生自关事件，那么在阀关闭过程中， “开”反馈失去、75行程信号触发、 15信号触发这三个条件一定会全部出现 （或由于设备原因只出现部分条件） ， 考虑到联锁保护拒动 的风险，将触发三个条件中的一个作为蝶阀“关”的验证逻辑。具体改进逻辑见图 3。 图 3 出口蝶阀全关反馈验证条件增加 对于出口蝶阀 15反馈，虽然同一地点不能安装两个开关，但能不能在 15左右的相邻位置 再安装一个开关呢（即串联安装）？在调试时为降低循泵启动时的振动值，调试人员与外专对蝶阀 开启到何位置启动循泵作了大量的试验（循泵启动时，出口蝶阀的开度对循泵本身的振动大小至关 重要） ，我们通过研究循泵调试阶段的资料、曲线，发现蝶阀在开到 1320位置范围内启动循 泵，循泵振动值相差不大，对循泵本身的安全应该无影响。于是我们在出口蝶阀 14位置与 18 位置处串联安装了两个行程开关，相互冗余，在逻辑上均作为出口蝶阀 15反馈，并在逻辑上加以 实现，具体见图 4。 图 4 增加出口蝶阀 15反馈后逻辑 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 虽然我们对循泵与出口蝶阀的联锁逻辑进行了优化，消除了大部分潜在的引发循泵误动或拒动 的隐患，但这仅仅是一方面。因为另一方面热工设备本身的可靠性对于整个主设备的安全运行来说， 其作用是决定性的，我们作了如下改进： a）对出口蝶阀的行程开关进行了设备换型，选用了一款带延伸电缆的全密闭防腐蚀、防浸水 行程开关，根据我们的实际操作试验（试验方法：将新购买的全密闭行程开关浸入海水中，一小时 后没有误发信号，且动作均正常） ，这款全密闭行程开关质量可靠，使用后应能大幅提高反应出口蝶 阀动作的准确性与可靠性。 b）在、期两个阀坑里分别安装两个压电式液位计，将该液位计信号引入 dcs 系统，一旦 水位上涨到某一高度，将以大屏报警形式提醒运行人员马上采取相应措施，从而有效提高循环水系 统运行的可靠性。 3 结束语 玉环电厂单台机组容量大，机组运行的可靠与否对电网的安全影响大；同时机组启停一次的耗 资也相应多，因此电厂在如何避免“非停” ，控制“非停”方面均投入了大量的人力、物力、财力， 以期获得好的结果，尤其要避免辅机故障引发的主机不安全事件。机组投产后，因循环水系统的问 题出现几次机组降负荷运行或非计划停运事件，通过以上对循环水控制逻辑及就地设备的改进，循 环水系统运行的可靠性得到大幅提高，机组也未因此发生不安全事件。我们在继续密切关注循环水 控制系统/设备可靠性的同时，也希望本文介绍的改进措施能对其他兄弟电厂能有一定的借鉴作用。 参考文献： dl/t 774- 2004 火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程。北京：中国电力出版社，2004。 作者简介： 傅望安（1973- ） ，男，籍贯：浙江，华能玉环电厂（浙江省玉环县大麦屿开发区下青塘，317604） ， ，电话：05