PDF《FSSS系统MFT硬保护逻辑优化和改进》

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98 AUTOMATION PANORAMA 2012.

6 文献标识码:B 文章编号:1003-0492(2012)06-0098-04 中图分类号:TP271 过小玲(浙江台州发电厂,浙江 台州 318016) FSSS系统MFT硬保护逻辑优化和改进 摘要:本文通过对FSSS系统问题引起的机组异常事件的分析,说明完善FSSS 系统的重要性,结合台州发电厂DCS改造项目中的FSSS系统设计方案为实 例,提出了通过电源冗余设计以及软件冗余设计等优化FSSS系统的方式和方 法;

来达到为机组可靠运行提供保证的有力措施. 关键词:FSSS系统;

故障案例;

冗余设计;

提高可靠性 Abstract: This paper discusses abnormal unit events caused by the FSSS system, and illustrates the importance of improving FSSS system. Take a DCS project in Taizhou power plant as an example,we optimize the FSSS system by power supply redundancy and software redundancy to achieve reliable operation. Key words: FSSS;

Fault case;

Redundancy design;

Improve reliability MFT Hard Protection of the FSSS System based on Logic Optimization and Improvement 随着机组容量的不断增加和DCS控制领域覆盖面不断拓展, 热控系统本身的可靠性以及故障预防处理越来越显得重要,DCS 系统关键的冗余器件同时故障时如何保证机组安全性,如何提高 后备MFT保护逻辑的可靠性,机组运行中如何通过在线试验及时 发现设备存在的隐患和故障,这是热控专业越来越来越引起关注 的的问题. 浙江台州发电厂四期2*330MW机组分散控制系统(DCS) 采用上海艾默生过程控制有限公司提供OVATION系统,其中 FSSS系统作为DCS控制系统一部分,所有相关OFT以及MFT的软 逻辑均在DROP13中实现.为保证该系统能正确动作,OVATION 系统根据自身特有的控制回路来配置,以防止出现保护误动、拒 动的可能.在这些控制回路设计中,DCS厂家充分考虑和应用了 冗余技术、容错技术、失电保护技术,以期MFT保护系统正确保 护设备安全.为了满足以上要求,以及保证MFT跳闸回路的可靠 性,采用DCS软逻辑和硬继电器两套回路并行的设计原则,软回 路由DCS逻辑来实现,硬继电器回路通过MFT跳闸继电器回路来 实现.这两套MFT保护回路设计成软硬件互相冗余,当其中一 套系统失效时,另一套也可以及时安全地停止机组运行.同时考 虑到FSSS系统的重要性,这两套回路的电源等级设计也是不一 样的,软逻辑采用交流24V电源即DCS系统电源 ,而硬继电器回 路使用的是直流2200V电源,每套回路的电源均采用冗余电源供 电,并且可以实现无扰切换.

1 MFT硬回路故障案例分析 某机组负荷82.9MW,#2制粉系统运行,给粉机下1~下

4、中1~中

4、上2运行,其他系统正常运行方式.00时06分操作员发现 操作站画面参数异常,CRT炉侧数据大量变成紫色,炉侧设备无法 操作,火检监视看不到火焰,给粉机均跳闸, CCS自动退出,机 组负荷、汽温和压力持续下降;

但MFT未翻牌报警,制粉系统未跳 闸.汇报值长,机组采取快速减负荷,并启动交流油泵,命令电气 巡检就地拉#2排粉机、#2磨煤机、给粉总电源,手动关闭减温水. 初步判断是热工模件故障引起,通知热工维护人员到现场处理.00 时17分16秒,#1机组负荷14.5MW,机侧主汽温度下降至450℃, 炉侧BTG屏显示为385℃,低温保护未动作(后查属于MFT信号未 发出),汇报值长,手动拍机,发电机跳闸;

99 2012.6 AUTOMATION PANORAMA 事后根据操作员站事件记录,现场运行人员和热工人员的反 映,当时出现异常的信号和设备都是在PCU02柜中(该柜控制设 备包括锅炉FSSS系统设备和部分锅炉、汽机、电气系统的DAS信号),因该柜模件离线停止工作引起.而该柜模件离线原因是该 柜右路电源模块工作出现异常,导致电源监视模块PFI保护动作, 停止了该柜内所有模件工作(状态灯显示红色),使相关设备和 系统参数失去监控;

由于给粉机停指令采用的是常闭触点,正常 运行中的给粉机停指令继电器处于得电状态,当模件停止工作后 导致给粉机停指令继电器处于失电状态,所有给粉机都跳闸,包括CCS在内的锅炉自动退出运行,全炉膛熄火.但由于FSSS系统 未实现失电MFT触发功能,导致MFT未触发,未联锁停运相关辅 机和关闭减温水门,使得汽温降低且低温低保护未动作,差点构 成事故.

2 MFT设计范围及相互关系 基于上述案例故障分析,我们看到FSSS到主燃料跳闸MFT硬 控制回路的输出,在锅炉保护设计工程设计中极为重要性. 一般工程MFT均按照220VDC或110VDC两路冗余供电,采 取任一回路励磁跳闸的原则,DCS的FSSS系统MFT跳闸指令3个到MFT继电器按3个接点作三取二处理.MFT动作后去切断所有 进入炉膛的燃料并产生其它的联动,包括切断燃油系统设备和制 粉系统设备、一次风机、电除尘器、吹灰系统,以及到ETS系统 图1 原MFT跳闸回路图 0)7??? $ % &

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31 TIFFU!21 Q5 Q4 221WED).* 221WED),* S4 S5 S2 TIFFU!12 TIFFU!13 221WED).* 221WED),* 221WED),* 221WED).* 221WED).* 221WED),* C15 PGU3SMQPG B15

7 6 PGU2SMQPG NGU2SMQPG , . O0D 331W!ED!2 331WED!3 :15 :14 41B 41B DC3 C14 B14 B12 C12 DC2 :13 :12

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3 2 L3 L2 L2 L3 Q8 Q9 PGU2????? NGU2????? L2 L3 Q6 Q7 Q3 Q2 和锅炉减温水总门、高压旁路系统的控制子系统等.同时考虑了 DCS系统故障工况,按照上述备用关系设计了安全保护措施,直接MFT跳闸回路完全由硬接线实现跳闸控制逻辑,跳闸功能确保 机组在紧急工况下能切断所有燃料的供料设备.原MFT跳闸回路 图,如图1所示. 但上述设计,为了防止误动作,大多采用的是正逻辑,即得 电动作,这与规程要求的涉及机组安全的保护应失电动作原则不 符,同时将存在控制系统失电时,保护回路将拒动的隐患.因此在 机组控制系统改造时,根据电力行业热工自动化技术委员会发布的 《火电厂控制系统可靠性配置与事故预控》的要求,确定了MFT 硬跳闸回路设计原则改为 失电跳闸 即 反逻辑 的设计思想: 正常运行时所监控的设备接点闭合,产生逻辑信号

1 ,动作设 备得电;

故障时所监控的设备接点打开,产生逻辑

0 ,保护动 作.动作设备失电关闭,锅炉跳闸.以确保FSSS控制系统失电时 MFT保护能可靠地输出跳闸信号,提高机组运行的安全性. 于此同时,采用负逻辑设计后,减少控制系统误动的可能 性,提高控制系统运行可靠性是需要考虑的另一方面问题.经过 深入研究后,笔者在MFT电源回路及硬跳闸逻辑设计中,进行了 以下优化设计: 2.1 电源系统可靠性冗余设计 控制电源是整个DCS系统的生命线,重要电源发生故障,将 直接影响保护逻辑和其他控制逻辑的正常工作. Technology 技术纵横

100 AUTOMATION PANORAMA 2012.6 (1) 电源冗余 普通MFT保护回路采用两路独立于DCS的220VDC (或ll0VDC) 直流电源,二路电源通过二极管切换回路实现互为冗 余,任何一路电源的故障不会影响系统的保护功能.但在实际工 程中经多次实践发现,若两路直流电经二极管切换回路后会造成 供电电源侧直流屏有接地报警存在,有可能危及电气侧直流屏长 期安全稳定运行.故本设计首先采取两套独立的220VDC电源为 两组独立的MFT动作继电器及扩展继电器供电,在MFT扩展继电 器处按 与 逻辑及触点形式进行串接或并接来实现MFT功能的 设计方法,如图2所示. (2)缺电报警及失电跳闸 用两个MM2XP进行两路220VDC电源的单独电源监视,并在 FSSS控制器中增加2个SOE电源监视测点,使故障分析有可靠的 依据.任一路电源故障缺失的情况下皆在CRT上报警显示,提醒 运行人员注意.当两路电源均失去,直接触发MFT跳闸,保证机 组安全. 2.2 MFT跳闸继电器冗余设计 (1)MFT跳闸继电器选型 跳闸继电器是MFT逻辑回路中重要的设备,因此必须选用经 长期运行证明是可靠的产品.同时应选用其触点常开常闭可选, 以方便将来扩展逻辑实现. (2)冗余设计 用两套独立的220VDC电源为两组独立的MFT动作继电器及 图3 第一套三取二逻辑 D C B A

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2 1 P2 AB 700DC-P800Z2 AB 700DC-Pl2 MFT跳闸 ??-1 MFTSET11 CTRL13-A3-8 MFT跳闸 ??1-2 MFTSET12 CTRL13-C3-9 MFT跳闸 ??1-3 MFTSET13 CTRL13-D3-3 TB1-15 TB1-6 TB1-19 TB1-20 ?CTRL13-B4-5 ??62( TB1-17 TB1-18 TB1-16 TB1-5 TB1-11 TB1-12 TB1-21 TB1-1 K1 TRIP K2 MFTR11 ????????ㄟ ???? ??????ㄟ? ??????ㄟ? ?????ㄟ???????????? ㄟ??а?ㄟ?кн?????? ??0)7?????????л 0)7???????? 0)7???????? P1 9'

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3 MFT跳闸 ?? MFTSET21 CTRL13-A3-9 MFT跳闸 ?? MFTSET22 CTRL13- C3-10 MFT跳闸 ?? MFTSET23 CTRL13- D3-3 7% 7% 7% 7% 7% 7% 7% ?CTRL13-C1-14 ??62( 7% 7%7% 7% 7% K1 75,3 K2 MFTR21 ????????ㄟ ???? ??????ㄟ? ??????ㄟ? ?????ㄟ???????????? ㄟ??а?ㄟ?кн?????? ??0)7?????????л 0)7???????? 0)7????????

3 3 MFTR21 A1 A1 A2 A3 A4 B1 K1 75,3 K2 MFTR22 A1 A2 A3 A4 B1 K1 75,3 K2 MFTR23 A1 A2 A3 A4 MFTR22 A1 B1 ???? 0)7??2 ???? 0)7??2 MFT23 MFT22 图4 第二套三取二逻辑 扩展继电器供电,则FSSS到MFT柜的跳闸指令由通常的3个DO点 增加为6个DO点,3个为一组进行硬件的三取二,分别驱动两套 MFT动作继电器,在动作端进行冗余(如图

3、图4所示),另将 两套三取二后的结果进FSSS控制器的两个SOE点,这样可以为正 确的事故分析提供依据. 同时,考虑到此MFT为失电跳闸的反逻辑,MFT动作继电器 常带电,不排除继电器发生故障的可能,取MFT动作继电器的三 副常闭辅助触点并接,进FSSS控制器作为一个DI报警显示.(如图5,图6所示)即当MFT动作继电器有任意一个故障时候,CRT 上即有报警显示,通知热工人员及时维护处理. (3)软件多重冗余及跳闸继电器在线试验 紧急手操按钮是MFT硬回路逻辑中优先级最高的,此次设计 因为考虑到是两套独立的MFT跳闸继电器,逻辑且为失电跳闸, 操作人员操作紧急手操按钮时为两个按钮同时按下,锅炉MFT. 图2 MFT冗余电源

1 9 (-) (+) ?NGU??????? A1 A2 220V DC1 A1 A2

1 9 220V DC1 CB1 QN2 QN3 (-) (+) - + (-) (+) 220V DC2 CB2 (-) (+) - +

14 13

13 14 220V DC2 TB1-1 TB1-21 TB1-29 TB1-30 TB1-59 TB1-60 TB0-1 TB0-2 TB0-4 TB0-5 ?NGU??????? TB1-31 TB1-51

8 7

5 4

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2 1 D C B A 0)7???? MFTPOW1LOSS CTRL13-A2-10 ???????0)7???? MFTPOW2LOSS CTRL13-A2-11 ???????P2 9'

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101 2012.6 AUTOMATION PANORAMA 所以,本设计取一颗按钮的两副常闭触点串接在一组MFT跳闸 继电器的供电回路中(如图7,图8所示),从而实现按下一颗按 钮仅动作一套MFT跳闸继电器,因两套MFT跳闸继电器为与的 关系,所以锅炉不发生MFT.同时,此按钮的辅助常开触点进 SOE,且在DCS中做如图逻辑,动作FSSS控制器的一套3个DO跳图7 手动按钮一

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3 2 ???? 0)7??? ?? ?? ???? 亩??? к? AB 700DC-Pl200Z2 MFT跳闸 ??-1 MFTSET11 CTRL13-A3-8 MFT跳闸 ??1-2 MFTSET12 CTRL13-C3-9 MFT跳闸 ??1-3 MFTSET13 CTRL13-D3-3 B1-15 TB1-7 TB1-6 TB1-19 TB1-24 TB1-14 TB1-20 ?CTRL13-B4-5 ??62( TB1-17 TB1-18 TB1-5 TB1-8 TB1-9 TB1-10 TB1-11 TB1-12TB1-13 TB1-22 TB1-1 TB........