1 引言
三河發(fā)電有限責任公司一期安裝2臺350MW日本三菱機組。DCS系統(tǒng)采用美國MCS公司的MAX1000 +PLUS分散控制系統(tǒng)。鍋爐保護系統(tǒng)由日本三菱公司(MHI)提供，由兩面控制柜組成，稱為鍋爐保護盤(BPP-Boiler Protection Panel)，鍋爐保護邏輯全部用繼電器實現(xiàn)。外系統(tǒng)的信號輸入和MFT的動作命令都經(jīng)過這兩面盤柜進行邏輯運算。鍋爐保護包括:鍋爐手動打閘、汽包水位高低、爐膛壓力高低、鍋爐滅火、汽輪機跳閘、送風機全停、引風機全停、失去所有燃料、燃燒狀態(tài)不穩(wěn)定、再熱器干燒、總風量低、爐水循環(huán)泵差壓低等十四項保護。

2 汽包水位保護系統(tǒng)分析
2.1 汽包水位及汽包壓力的測量
每臺機組共有4臺汽包壓力變送器(設備編號為HAG10CP001、HAG10CP002、HAG10CP003、HAG10CP004)，左右兩側(cè)各2臺;共有6臺汽包水位變送器(設備編號HAG10CL001、HAG10CL002、HAG10CL003、HAG10CL004、HAG10CL005、HAG10CL006)，左右兩側(cè)各3臺測量示意圖如圖1所示。

圖1 氣包壓力水位測量示意圖

2.2 原汽包水位調(diào)節(jié)及汽包水位保護情況
原汽包水位高、低保護的邏輯是這樣實現(xiàn)的:三個汽包水位變送器(HAG10CL003、HAG10CL004、HAG10CL005)和三個汽包壓力變送器(HAG10CP002、HAG10CP003、HAG10CP004)來的信號通過分配器一路接入機組轉(zhuǎn)換盤柜(UTP-Unit Transducer Panel)中,另一路接入DCS系統(tǒng)中。在機組轉(zhuǎn)換UTP盤柜(UTP)中，三個汽包水位變送器的信號經(jīng)過三取中模件選擇出一個中間值，用三個汽包壓力變送器經(jīng)過三取中模件選擇出的中間值信號在壓力修正模件中進行修正，得到的修正值和設定值在比較器中進行比較，如果修正值超過高或低設定值的范圍，則發(fā)出汽包水位高二值或汽包水位低二值保護信號到鍋爐保護盤柜(BPP)，使汽包水位高或汽包水位低保護繼電器動作，繼而發(fā)MFT停爐。既原汽包水位保護邏輯采用的是三取中邏輯。
原汽包水位保護模擬信號流程如圖2所示:

圖2 原汽包水位保護模擬信號流程

汽包水位信號用于調(diào)節(jié)情況是這樣的:由UTP到DCS的三個汽包水位信號(HAG10CL003、HAG10CL004、HAG10CL005)和三個汽包壓力信號(HAG10CP002、HAG10CP003、HAG10CP004)分別通過三取中運算后，再進行壓力修正運算;另三個就地到DCS的汽包水位信號(HAG10CL001、HAG10CL002、HAG10CL006)和一個就地到DCS的汽包壓力信號(HAG10CP001)及二個UTP到DCS的汽包壓力信號(HAG10CP002、HAG10CP003)分別通過三取中運算后，再進行壓力修正運算。這兩路經(jīng)過壓力修正的水位信號取平均后，再參與PID調(diào)節(jié)運算，輸出執(zhí)行信號到電泵和汽泵進行水位調(diào)節(jié)。
2.3 原汽包水位保護的問題
國家電力公司2000-9-28發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中<8防止鍋爐汽包滿水和缺水事故>第8.8.1條規(guī)定:鍋爐汽包水位高、低保護應采取獨立測量的三取二的邏輯判斷方式。而我廠原汽包水位保護邏輯采用三取中邏輯，這個邏輯實現(xiàn)過程和《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中的規(guī)定不相符。三取二、三取中邏輯在概率統(tǒng)計上來說都比較先進，但在輸入信號有故障的情況下，三取二能自動進行邏輯轉(zhuǎn)換，而三取中則不能，存在發(fā)生誤動的隱患。另外，我廠冬季發(fā)生過汽包水位變送器因測量管路凍結(jié)而故障的情況，致使汽包水位保護不得不退出運行，嚴重影響機組的安全。

3 汽包水位保護三取二邏輯的實現(xiàn)
根據(jù)上述規(guī)定，初步計劃用原來的UTP盤中硬件設備搭接實現(xiàn)三取二邏輯，但由于UTP盤中用分配器、三取中模件、壓力修正模件、高低判斷模件通過硬線連接，形成汽包水位高二值或汽包水位低二值信號送到BPP中進行汽包水位保護繼電器邏輯運算，比較繁瑣，且分配器不能判斷變送器故障，繼而實現(xiàn)二取一、一取一邏輯切換，最后決定在DCS系統(tǒng)中實現(xiàn)，因為DCS系統(tǒng)可靠性高，且能對變送器來的4~20mADC信號進行分析繼而判斷變送器是否故障，便于邏輯實現(xiàn)。
改造方案內(nèi)容包括:DCS輸入輸出點的配置;后加電纜的布置;汽包水位保護三取二邏輯判斷方式的實現(xiàn);二取一;一取一邏輯的轉(zhuǎn)換;相關畫面的顯示;相關報警的輸出;改造后的檢驗措施等內(nèi)容相關邏輯原理如圖3所示。

圖3 三取二邏輯原理

汽包水位保護三取二邏輯改造后模擬信號流程(參見下圖):三個汽包壓力信號(HAG10CP002、HAG10 CP003、HAG10CP004)在DCS系統(tǒng)中通過三取中運算后得到的值，分別對三個汽包水位信號(HAG10CL001、HAG10CL002、HAG10CL006)進行壓力修正運算，得到的修正值和設定值在DCS系統(tǒng)中進行比較運算，如果修正值超過高或低設定值的范圍，則形成汽包水位高二值或汽包水位低二值信號。
汽包水位保護三取二邏輯判斷，二取一、一取一邏輯轉(zhuǎn)換，及操作員畫面(CRT)相關報警輸出參見圖4所示。DCS系統(tǒng)對水位變送器進行故障判斷，當檢測到輸入信號有問題時則在CRT上發(fā)出報警。若三個變送器都沒有故障，則保護邏輯運行在三取二方式，且在CRT上發(fā)出相應報警輸出。若三個變送器都故障，則保護邏輯運行在保護退出方式，且在CRT上發(fā)出相應報警輸出。若有且只有二個變送器故障，則保護邏輯運行在一取一方式，且在CRT上發(fā)出相應報警輸出。若有且只有一個變送器故障，則保護邏輯運行在二取一方式，且在CRT上發(fā)出相應報警輸出。圖5為汽包水位低二值保護信號的形成。圖6為汽包水位高二值保護信號的形成。

圖4 邏輯轉(zhuǎn)換及操作員畫面(CRT)相關報警輸出

圖5 汽包水位低二值保護信號的形成

圖6 汽包水位高二值保護信號的形成

4 結(jié)束語
汽包水位保護的重要性不言而喻，通過在DCS系統(tǒng)中進行三取二邏輯的改造，有效防止水位保護拒動和誤動，避免事故的發(fā)生，確保機組長周期安全、穩(wěn)定運行。另外，通過操作員畫面(CRT)上相關報警輸出能有效地監(jiān)視保護運行的情況，一旦變送器出現(xiàn)故障，能及時發(fā)現(xiàn)進行處理，繼而對保護系統(tǒng)進行了及時有效的維護。