火电厂单系统辅机设备热控可靠性研究

王洪滨，王华倩

（1.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001；2.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206）

火电厂单系统辅机设备热控可靠性研究

王洪滨1，王华倩2

（1.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001；2.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206）

某电厂新建2×660MW超超临界低热值煤发电项目烟风系统的主要辅机采取单列布置，系统的可靠性比双列布置时有所下降，通过分析辅机单列方案的特点，从仪表配置、控制系统配置及热工保护等方面采取措施，对控制系统进行逐层优化，以提高辅机系统的安全性、可靠性和稳定性。

火电厂；辅机单列配置；配置；优化设计

0 引言

某电厂新建2×660 MW超超临界低热值煤发电机组，锅、机、电三大主机均由上海电气集团公司供货,该工程每台锅炉配1台100%容量的一次风机、1台100%容量的送风机、1台空预器、2 台50%容量的汽动引风机[1]。单列风机系统优点在于：锅炉烟风系统得以简化[2]，风烟系统取消了联络风道，布置方便，锅炉房0 m更加宽敞，同时减小了检修维护工作量，相应的控制系统也得到简化；单列风机运行时，从风机本体的运行曲线分析，避免了2台风机运行不平衡而引发的风机实际运行效率下降的现象。单列辅机配置的机组相对于双列风机运行而言，风机运行的可靠程度对机组运行的安全性影响明显上升，一旦故障，机组将无法运行，不存在减负荷运行的工况。因此，其分散控制系统DCS（distributed control system）监控系统的设置将显得尤为重要，单列辅机保护的重要性间接等同于主机保护。在该发电项目设计中，从热工仪表测点配置、DCS控制系统配置及热工保护等方面采取措施，对控制系统从下层至上层进行逐层优化设置。

1 控制系统的优化设置

1.1 优化测点及检测仪表设置

测量仪表及远操电动（气动）执行机构处于整个控制系统下层，优化热工仪表测点设置，冗余设置必要的检测仪表，是设计阶段必不可少的环节。

1.1.1 适当增加测点及检测仪表

在设计规程要求的常规测点的基础上，针对性增加模拟量测点，提高控制系统对相关参数监控的预见性。

a)对于单列风机的液压站及润滑站，对于油箱油位在开关量检测的基础上，增加油箱油位模拟量测点，油位4～20mA信号直接送入DCS系统中，以便于监视油箱油位，同时设置油位异常报警；设置回油温度热电阻，用于回油温度连续测量。

b)监视风烟系统风机前后轴承振动，将振动模拟量及开关量信号送至DCS系统，并将振动测量信号一并送入汽机在线状态监测与故障诊断系统，对风机运行进行分析。

c)对于磨煤机、各风机、给水泵汽轮机油站等装置，编制招标文件时，明确要求厂家取消配供的就地电气控制箱，油泵电动机由电气专业设马达控制中心供电及控制，电动机直接纳入DCS控制，取消就地电气控制箱中间环节，有利于提高可靠性，同时节省了相关费用。

1.1.2 适度增加仪表进口范围

a)选用质量可靠的进口仪表及远操执行机构，增加热工设备进口范围[3]。对于风机调节用执行机构，采用进口执行机构。风机本体带液压站及润滑站，在招标文件中明确要求，所配压力变送器、过程开关等采用进口产品。轴承振动监测仪表、风机失速测量用差压变送器采用进口产品。

b)冗余设置必要的热工检测仪表。在满足《火力发电厂热工保护系统设计技术规定》相关要求的基础上，增加检测仪表配置的冗余度，对测点进行双冗余或三冗余配置，如：风机前后轴承热电阻、风机失速报警变送器、风机油站油压变送器、引风机汽轮机转速测点、引风机及其汽轮机轴承热电阻等等。

1.2 优化DCS系统控制处理器及输入/输出卡件配置

根据风机单列配置系统特点，着重从分散性、安全性方面，设计DCS配置方案，防止设备误动和拒动、加强辅机设备的监控，并对DCS系统提出要求。如，风机所配套液压站及润滑站是否可靠运行、单列风机是否可靠运行等。DCS系统配置主要考虑以下原则。

分散配置控制处理器，DCS控制处理器首先满足控制运算负荷率要求，同时满足控制系统功能分散性的要求。对于单列风机运行的系统，控制器处理器数量和功能还须着重考虑满足功能安全要求。本工程经过招投标，DCS选用国电智深生产的EDPF-NT+系统，本工程单元机组热控部分设31对控制处理器，其中17对用于锅炉控制部分，锅炉部分用于炉膛安全监控系统控制器单独独立设置7对。分配控制任务时充分考虑，将控制处理器故障引起非正常停机事故降到最小程度。由于是主要辅机单列配置，当控制器出现问题时，所控设备无法正常运转，会造成机组停机，因此，在前期DCS系统招标过程中，对于送风机、引风机、一次风机、空气预热器及给水泵等均考虑单独设置控制器，此部分控制处理器处理的输入/输出点数，每对基本控制在300点以内，以利于降低控制器负荷率，本工程要求控制器站处理器处理能力有60%余量，同时提高了控制系统分散度。

2 热工保护系统优化方案

单列风机运行时，每台单列设备的跳闸，均会联锁锅炉跳闸，引发停机事故，每台单列设备的是否正常运行，决定机组是否正常运行，因此，单列系统风机热工系统的保护设计相比双列风机而言，显得尤为重要，其热工保护至少满足下列要求。

a)在锅炉停炉保护逻辑系统设计中，控制处理器、输入/输出卡件均单独设置，控制逻辑回路单独设置、其继电器回路提供单独的可靠电源，在功能上及物理上均不与任何其他功能（如：模拟量控制系统、顺序控制系统等） 组合在一起。鉴于风机单列设置，单列风机跳闸将直接触发锅炉跳闸，一次风机、送风机、引风机等重要辅机，在电气控制回路设计中，分别设置3对设备跳闸状态接点，分别送至炉膛保护、顺序控制及事故顺序记录相应的输入/输出卡件。

b)无论开关量还是模拟量，用于停机停炉保护信号时，在设计中均单独设置，由于布置位置或管道开孔限制等原因确需与其它系统合用信号时，测点信号须保证首先进入保护系统，然后通过隔离设施或系统内通讯方式引至其它系统。

c)停炉及停机运行的重要保护回路，在集中控制室控制台上设置后备手操跳闸按钮，跳闸按钮独立设置，并将按钮的几个接点信号通过硬接线判断后，直接接至停炉、停机的继电器动作回路。

d)在测点设置及控制逻辑上，针对用于保护的热工测点，考虑防止误动和拒动的措施，比如：对于三冗余测点，模拟量三取中值，开关量三取二；重要的单列辅机状态信号通过故障、非运行、电流信号综合判断得出，确保不会因为重要辅机状态信号误判引发停炉事故。

e)执行“保护优先”的原则，通过保护系统发出的指令优先于其他系统发出的指令，通过硬接线直接送至被控对象控制回路中。

f)单列辅机配供液压站及润滑站，按照厂家运行说明，油站故障时，其辅机直接跳闸，进而引发锅炉跳闸，因此，所有这些辅助设备油站也视为重要辅机，在控制系统设计中予以重视。

g)二冗余或三冗余的测点，仪表已冗余设置，其信号送至DCS时，需通过不同的输入/输出模件和通道引入，以避免某一输入/输出卡件故障引发信号的误判。

3 结论

风机单列配置方式简化了系统，运行操作简便灵活，调整工作量少，维护检修方便，这些单列风机的跳闸意味着机组跳闸停机，足见其在电厂的重要性。通过提高检测仪表及控制系统的可靠性，可一定程度上减小或消除单列风机因热工设备故障、控制逻辑的误动、拒动而带来的机组非正常跳闸，从而保证整个机组安全可靠运行，对今后此类问题的解决也起到一定的指导作用。

[1]刘长良，周丹.660 MW单列辅机超超临界机组给水控制策略优化 [J].电力科学与工程，2013，29(9)：43-47.

[2]况波，段宗周.600 MW等级机组主要辅机单列配置方案探讨[J].电力勘测设计，2012(3)：34-37.

[3]周世杰.辅机单列配置采取的热工控制及保护措施 [J].发电设备，2014，28(2)：104-106.

Research of Auxiliary Equipment Thermal Control Reliability in Power Plant Single System

WANG Hongbin1,WANG Huaqian2

（1.Shanxi Electric Power Exploration&Design Institute of China Energy Engineering Group, Taiyuan,Shanxi 030001,China;2.North China Electric Power University,Beijing 102206,China）

The air-flue gas system ofa newly built2×660MW ultra-supercriticalunitadopts single-row configuration forauxiliary equipment,the stability of which is lower than that of double-row configuration.By analyzing the characteristics of the single-row arrangementscheme for auxiliary equipments and taking somemeasures from the aspects of instrumentation configuration,control system and protection system etc.,and the control system was optimized step by step.Practice has proved that themethod improves the safety, reliability and stability ofauxiliary system,and playsa guiding role in the future.

thermalpowerplant;single row configuration forauxiliary equipment;configuration;optimized design

TK323

A

1671-0320（2016）06-0066-03

2016-09-01，

2016-10-17

王洪滨（1967），男，山西文水人，1989年毕业于华北电力大学生产过程自动化专业，高级工程师，从事发电厂热工自动化设计工作；

王华倩（1993），女，山西太原人，2016级华北电力大学电力系统自动化专业研究生在读，研究方向为电力系统自动化。