Moore 16137-145

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    近年來,火電機(jī)組由于DCS失電故障引起非計(jì)劃停運(yùn)事故多有發(fā)生,有些機(jī)組甚至由于控制電源系統(tǒng)以及與機(jī)組安全相關(guān)的設(shè)備配置不合理,造成了設(shè)備損壞事故。DCS失電故障已成為影響機(jī)組安全可靠運(yùn)行的一個(gè)重要因素。

    對此,湖南省電力試驗(yàn)研究院根據(jù)文獻(xiàn)[1,2]的相關(guān)要求,對湖南省內(nèi)主要火電機(jī)組進(jìn)行了專項(xiàng)的DCS失電故障預(yù)防、處理及安全措施的調(diào)查和研究,掌握了湖南省內(nèi)火電機(jī)組DCS及其它主要控制系統(tǒng)電源的配置情況,分析了發(fā)生各種失電故障情況下的機(jī)組安全隱患,并從UPS供電結(jié)構(gòu)、DCS內(nèi)部電源配置、操作臺按鈕配置、熱工主保護(hù)和DCS的安全可靠性等多方面提出了具有針對性的建議,以減少機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)和由于DCS失電故障引起的設(shè)備損壞事故。

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    一、主要問題分析

    調(diào)查發(fā)現(xiàn),各火電廠的DCS電源系統(tǒng)目前總體情況較好,但是由于基建設(shè)計(jì)和理解上的差異,還存在以下共性的問題。

    (1)大多機(jī)組DCS的電源配置不合理,部分機(jī)組采用單個(gè)UPS提供2路電源的供電方式(共用一根出口饋線應(yīng)認(rèn)為是單個(gè)UPS),還有部分老機(jī)組采用2臺機(jī)組UPS互為備用的供電方式。這樣,當(dāng)1臺機(jī)組的UPS檢修時(shí),另1臺機(jī)組控制電源則為單路供電。

    (2)部分機(jī)組抽汽逆止閥、燃油跳閘閥等設(shè)備采用雙線圈控制電磁閥,當(dāng)控制系統(tǒng)失電后,汽輪機(jī)則存在**速危險(xiǎn),鍋爐不能完全切除燃料;個(gè)別新投產(chǎn)的機(jī)組磨煤機(jī)油泵、空氣預(yù)熱器控制采用長信號控制,一旦DCS失電,將導(dǎo)致磨煤機(jī)油泵、空氣預(yù)熱器停止運(yùn)行,造成設(shè)備損壞。

    (3)部分無DEH功能的老機(jī)組汽輪機(jī)跳閘系統(tǒng)采用帶電動作設(shè)計(jì),又沒有可靠的電源(如直流電源)和電源回路結(jié)構(gòu),當(dāng)控制系統(tǒng)失電時(shí),手動跳閘按鈕無法跳閘汽輪機(jī),只能就地打閘停止汽輪機(jī)運(yùn)行。

    (4)部分機(jī)組不滿足操作員站及少數(shù)重要操作按鈕的配置應(yīng)能在機(jī)組各種工況下的操作要求,特別是緊急故障處理的要求,緊急故障情況的處理手段不完備,有的甚至沒有配置MFT跳閘繼電器組。

    (5)部分機(jī)組DCS及主要控制、保護(hù)系統(tǒng)的電源監(jiān)視、報(bào)警系統(tǒng)不完善。

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    二、建議

    2.lDCS供電電源配置

    對UPS的工作電源、旁路電源、直流電源均應(yīng)有失電報(bào)警功能,且各電源電壓信號應(yīng)進(jìn)入故障錄波裝置和DCS,以便監(jiān)視;DCS應(yīng)由l路UPS、1路保安電源進(jìn)行供電,或2路相互獨(dú)立的UPS進(jìn)行供電。這2路供電電源應(yīng)分別取自機(jī)、爐工作段;ETS、TSI、火焰檢測等系統(tǒng)應(yīng)采用和DCS相同的電源結(jié)構(gòu);應(yīng)對UPS定期進(jìn)行切換試驗(yàn),工作電源和備用電源的切換時(shí)間應(yīng)小于5ms。

    2.2DCS內(nèi)部電源配置

    DCS內(nèi)部的電源配置應(yīng)采用以下2種方式:(1)ZN方式。每個(gè)模件柜有2(或4)個(gè)電源模件,一半電源模件由主電源供電,另一半電源模件由副電源供電。電源模件輸出的直流電源并聯(lián),作為I/0模件、主控制器和現(xiàn)場設(shè)備工作電源;(2)2路交流進(jìn)線電源互為切換備用方式。A(B)路電源的主電源為A(B)路交流進(jìn)線電源,當(dāng)A(B)路進(jìn)線電源失去時(shí),切換到B(A)路進(jìn)線電源供電,當(dāng)A(B)路進(jìn)線電源恢復(fù)時(shí),又切為A(B)路進(jìn)線電源供電,切換后的A、B2路電源分別提供控制系統(tǒng)一半的電源模件使用。這樣,即使電源切換不成功,也至少有一半的電源模件能夠正常工作,以維持DCS正常運(yùn)行。部分老機(jī)組DCS電源不能互為備用,當(dāng)1路進(jìn)線電源喪失時(shí),將有一半的電源模件和控制器停止工作,這種電源方式較不安全,必須改造?;鹧鏅z測裝置、TSI及熱工儀表電源柜等均應(yīng)由2路不同來源的交流電源供電(可與DCS機(jī)柜電源來源相同),或采用經(jīng)過切換后的電源。

    各操作員站和工程師站應(yīng)采用2路切換后的電源,或者將2路供電電源、切換后的電源分別向不同的操作員站供電,以保證一路電源喪失時(shí),至少有1臺操作員站可用。

    DI模件的查詢電壓建議為直流+48V,以增加信號的抗干擾能力。

    此外,還應(yīng)對DCS及ETS、TSI、火焰檢測裝置等的任意1路電源進(jìn)行監(jiān)視,如有條件還可設(shè)計(jì)DCS電源電壓**限、2路電源偏差大、風(fēng)扇故障以及隔離變壓器**溫等報(bào)警信號,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)DCS電源系統(tǒng)故障。

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    2.3操作臺按鈕配置

    手動停爐和停機(jī)按鈕應(yīng)各配置2個(gè),每個(gè)按鈕提供多對常開(閉)觸點(diǎn),2-2串(并)聯(lián)輸出,即只有2個(gè)按鈕同時(shí)按下時(shí),才發(fā)出手動停爐或停機(jī)指令。其中部分觸點(diǎn)作為DI信號進(jìn)入FSSS和ETS構(gòu)成觸發(fā)停爐、停機(jī)的軟件跳閘信號,部分觸點(diǎn)串聯(lián)接入MFT跳閘繼電器、緊急跳閘系統(tǒng)(AST)跳閘電磁閥的控制回路中,實(shí)現(xiàn)硬件跳閘信號。

    給水泵汽輪機(jī)手動停機(jī)按鈕和交、直流潤滑油泵的起動按鈕均必須設(shè)置為:給水泵汽輪機(jī)的手動停機(jī)信號,可以采用1路進(jìn)入DCS參與邏輯運(yùn)算,1路串聯(lián)接入跳閘電磁閥的控制回路中,保證失去電源也能夠可靠停機(jī);交、直流潤滑油泵的起動按鈕,應(yīng)直接接入潤滑油泵電氣起動回路中,同時(shí)潤滑油壓力低的信號也應(yīng)串聯(lián)接入電氣起動回路。這樣,一旦發(fā)生DCS失電停機(jī),潤滑油泵在沒有DCS控制的情況下也能夠自動起動,保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。

    2.4熱工主保護(hù)系統(tǒng)的配置

    對于采用DCS實(shí)現(xiàn)MFT保護(hù)的機(jī)組,應(yīng)配置獨(dú)立的MFT跳閘繼電器組。該跳閘繼電器組可以采用帶電動作或失電動作設(shè)計(jì):如果設(shè)計(jì)為帶電動作,應(yīng)使用由2路不同電源(1路交流220V,直流1lOV)構(gòu)成并聯(lián)回路,即任意回路動作都應(yīng)停爐。交流220V和直流1lOV2路電源都應(yīng)有失電報(bào)警信號。如果設(shè)計(jì)為失電動作,則不能使用2路交流電源(交流電源切換時(shí)可能造成短暫失電),可使用FSSS公用機(jī)柜本身提供的直流電源。MFT跳閘繼電器組的輸出應(yīng)不通過DCS,直接接入就地設(shè)備的跳閘回路。

    ETS采用失電動作設(shè)計(jì)。危急遮斷系統(tǒng)無論是和ETS一體化布置,還是和DEH一體化布置,均應(yīng)將手動停機(jī)按鈕輸出接點(diǎn)在危急遮斷回路中與控制系統(tǒng)發(fā)出的軟件跳閘信號并聯(lián)。

    2.5其它相關(guān)設(shè)備的配置

    抽汽逆止閥、疏水閥、燃油跳閘閥等建議從熱工儀表電源柜中取電源,并采用單線圈電磁閥失電動作的設(shè)計(jì)。機(jī)組配有空氣引導(dǎo)閥,當(dāng)DCS失電引起汽輪機(jī)跳閘后,切斷抽汽逆止閥和疏水閥的壓縮空氣,使抽汽逆止閥能夠關(guān)閉,疏水閥能夠打開。目前大多機(jī)組在疏水閥后串聯(lián)了1個(gè)電動閥,若該電動閥在失電時(shí)不能改變狀態(tài),則根據(jù)汽輪機(jī)防進(jìn)水保護(hù)的要求,在機(jī)組正常運(yùn)行中該電動閥必須打開。

    受DCS控制且在停機(jī)停爐后不應(yīng)馬上停運(yùn)的設(shè)備,如空氣預(yù)熱器電機(jī)、重要輔機(jī)的油泵、火焰檢測冷卻風(fēng)機(jī)等,必須采用脈沖信號控制,以避免當(dāng)DCS失電引起停機(jī)停爐后,這些設(shè)備停運(yùn)可能損壞重要輔機(jī)甚至主設(shè)備。

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