趙廣榮,張書(shū)啟,危利鋒,祝昌貴
(中國(guó)電建集團(tuán)江西省電力建設(shè)有限公司,江西 南昌 330000)
機(jī)爐電大聯(lián)鎖是火力發(fā)電機(jī)組鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)之間的保護(hù)動(dòng)作關(guān)系,主要目的是為了保證機(jī)組啟動(dòng)和正常運(yùn)行時(shí),某一主要保護(hù)動(dòng)作后,能有效可靠地使機(jī)爐電保護(hù)聯(lián)動(dòng),防止因?yàn)楸Wo(hù)拒動(dòng)或者邏輯錯(cuò)誤,對(duì)機(jī)爐電主要設(shè)備造成更大的損壞。
目前兩爐一機(jī)母管制機(jī)組機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案采用汽機(jī)跳閘產(chǎn)生發(fā)電機(jī)跳閘信號(hào)、發(fā)電機(jī)跳閘產(chǎn)生汽機(jī)跳閘信號(hào),鍋爐不參與聯(lián)鎖。母管制機(jī)組,鍋爐與汽機(jī)沒(méi)有單元制機(jī)組那樣的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽匯集到主蒸汽母管,汽機(jī)用汽來(lái)自主蒸汽母管,當(dāng)汽機(jī)跳閘時(shí),無(wú)法判斷由哪臺(tái)鍋爐跳閘,來(lái)降低主蒸汽母管壓力。特別是機(jī)組負(fù)荷高時(shí),鍋爐不跳閘,易造成鍋爐主汽壓力超限,影響機(jī)組運(yùn)行安全。若鍋爐全部跳閘,就不能提供合格的蒸汽,當(dāng)汽機(jī)恢復(fù)正常后,需要重新點(diǎn)火沖轉(zhuǎn),機(jī)組重新并網(wǎng)時(shí)間長(zhǎng),降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。
國(guó)內(nèi)生物質(zhì)、垃圾發(fā)電機(jī)組大多采用母管制,隨著生物質(zhì)、垃圾電廠建設(shè)增多,為提高機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性,有必要對(duì)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案進(jìn)行改進(jìn)。
文中介紹了古巴西羅雷東多1×60 MW級(jí)生物質(zhì)電站工程兩爐一機(jī)母管制機(jī)組機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案的優(yōu)化改進(jìn)以及調(diào)試方法,為母管制的生物質(zhì)、垃圾發(fā)電機(jī)組的機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案以及調(diào)試提供了借鑒[1]。
古巴西羅雷東多1×60 MW級(jí)生物質(zhì)電站工程位于古巴謝戈德阿維拉省西羅雷東多市,采用兩爐一機(jī)母管制機(jī)組,有兩臺(tái)120 t/h高溫高壓爐排爐、一臺(tái)60 MW級(jí)抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組,在甘蔗榨季時(shí)向隔壁糖廠供應(yīng)電能和蒸汽,同時(shí)將電站剩余電力出售給電網(wǎng)。汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn),型號(hào):C60-8.83/0.35/535,鍋爐為華西能源工業(yè)股份有限公司生產(chǎn),型號(hào):HX130/9.81-Ⅳ1,發(fā)電機(jī)為上海汽輪發(fā)電機(jī)廠,型號(hào):QF-60-2。DCS控制系統(tǒng)為ABB公 司 的Symphony Plus系統(tǒng)。
機(jī)爐電大聯(lián)鎖保護(hù)是汽輪機(jī)、鍋爐或發(fā)電機(jī)主設(shè)備跳閘后互相聯(lián)鎖跳閘的機(jī)組級(jí)的保護(hù)動(dòng)作,是發(fā)電機(jī)組最重要的保護(hù)功能,對(duì)發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要[1]。針對(duì)常規(guī)兩爐一機(jī)母管制機(jī)組機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案中鍋爐不參與聯(lián)鎖的不足,通過(guò)增加“鍋爐運(yùn)行判斷條件”、“選定鍋爐跳閘條件”、“機(jī)組負(fù)荷判斷點(diǎn)”等邏輯條件判據(jù)使鍋爐參與機(jī)爐電大聯(lián)鎖。優(yōu)化機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案,當(dāng)機(jī)組兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí),兩臺(tái)鍋爐全部跳閘觸發(fā)汽機(jī)跳閘,任意一臺(tái)鍋爐跳閘不觸發(fā)汽機(jī)跳閘;若汽機(jī)跳閘,觸發(fā)選定鍋爐跳閘,不觸發(fā)未選定的鍋爐跳閘;而當(dāng)機(jī)組只有一臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí),若鍋爐跳閘,觸發(fā)汽機(jī)跳閘,若汽機(jī)跳閘,不觸發(fā)鍋爐跳閘。
同時(shí)檢測(cè)到同側(cè)油槍進(jìn)到位信號(hào)、火檢有火信號(hào)以及油角閥開(kāi)到位信號(hào)時(shí),或者同時(shí)滿足三臺(tái)爐前給料機(jī)中至少一臺(tái)在運(yùn)行狀態(tài)以及鍋爐過(guò)熱器出口門(mén)未在全關(guān)位置時(shí),則判斷鍋爐處于運(yùn)行狀態(tài),否則判斷鍋爐處于非運(yùn)行狀態(tài)[1],如圖1所示。
圖1 鍋爐運(yùn)行判斷條件
油槍進(jìn)到位信號(hào)采用油槍前進(jìn)到位行程開(kāi)關(guān)信號(hào);火檢有火信號(hào)采用火檢有火DI信號(hào)與上火檢信號(hào)強(qiáng)度大于90%,防止火檢有火信號(hào)誤發(fā);油角閥開(kāi)到位信號(hào)采用油角閥開(kāi)到位行程開(kāi)關(guān)信號(hào);鍋爐過(guò)熱器出口門(mén)未在全關(guān)位采用出口門(mén)全關(guān)信號(hào)取非。
利用選擇模塊,采用在DCS畫(huà)面上設(shè)置“汽機(jī)跳閘選定1號(hào)爐跳閘”、“汽機(jī)跳閘選定2號(hào)爐跳閘”按鈕,由運(yùn)行人員根據(jù)兩臺(tái)鍋爐的運(yùn)行狀況,選擇一臺(tái)鍋爐參與機(jī)組機(jī)爐電大聯(lián)鎖。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于負(fù)荷判斷點(diǎn),汽機(jī)跳閘,選定鍋爐跳閘,保持一臺(tái)鍋爐運(yùn)行,當(dāng)汽機(jī)恢復(fù)正常后,可以快速并網(wǎng),大大縮短了重新并網(wǎng)的時(shí)間,提高了經(jīng)濟(jì)效益。
根據(jù)汽機(jī)旁路系統(tǒng)容量,設(shè)定機(jī)組負(fù)荷判斷點(diǎn),用來(lái)判斷汽機(jī)跳閘時(shí),是否觸發(fā)對(duì)應(yīng)鍋爐跳閘。
為確認(rèn)兩爐一機(jī)母管制機(jī)組機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案正確,需要進(jìn)行機(jī)爐電大聯(lián)鎖試驗(yàn)。根據(jù)以往工程調(diào)試經(jīng)驗(yàn)以及兩爐一機(jī)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖的特點(diǎn),結(jié)合電力調(diào)試相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),總結(jié)形成了行之有效的兩爐一機(jī)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖調(diào)試方法,能有效減少調(diào)試時(shí)間,提高調(diào)試質(zhì)量,確保機(jī)爐電大聯(lián)鎖動(dòng)作的正確性,調(diào)試流程見(jiàn)圖2所示。
圖2 調(diào)試流程
兩爐一機(jī)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案首先需要與業(yè)主、總包、DCS組態(tài)單位共同討論確認(rèn)。機(jī)爐電大聯(lián)鎖控制邏輯關(guān)鍵內(nèi)容有:汽機(jī)跳閘信號(hào)觸發(fā)發(fā)電機(jī)跳閘;發(fā)電機(jī)跳閘信號(hào)、一爐運(yùn)行一爐跳閘信號(hào)、兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行兩臺(tái)鍋爐全部跳閘信號(hào)任意一條觸發(fā)汽機(jī)跳閘;機(jī)組負(fù)荷大于機(jī)組負(fù)荷判斷點(diǎn)、兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行、“汽機(jī)跳閘選定1號(hào)爐跳閘”或“汽機(jī)跳閘選定2號(hào)爐跳閘”按鈕投入條件全部滿足觸發(fā)選定鍋爐跳閘。
兩爐一機(jī)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案經(jīng)多方討論確定后,由業(yè)主批準(zhǔn)下發(fā)兩爐一機(jī)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案,根據(jù)機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案編制機(jī)爐電大聯(lián)鎖的聯(lián)鎖試驗(yàn)單。
由DCS邏輯組態(tài)單位按照兩爐一機(jī)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案進(jìn)行邏輯組態(tài)。與常規(guī)兩爐一機(jī)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案主要增加下列邏輯組態(tài):
在DCS畫(huà)面上設(shè)置“汽機(jī)跳閘選定1號(hào)爐跳閘”、“汽機(jī)跳閘選定2號(hào)爐跳閘”按鈕;增加鍋爐運(yùn)行判斷條件:同側(cè)油槍進(jìn)到位信號(hào)且火檢有火信號(hào)且油角閥開(kāi)到位信號(hào)或者三臺(tái)爐前給料機(jī)至少一臺(tái)在運(yùn)行狀態(tài)且鍋爐的主汽門(mén)未在全關(guān)位置;根據(jù)汽機(jī)旁路系統(tǒng)容量,確保鍋爐、汽機(jī)安全,設(shè)定機(jī)組負(fù)荷點(diǎn),用來(lái)判斷汽機(jī)跳閘時(shí),是否觸發(fā)對(duì)應(yīng)鍋爐跳閘。機(jī)組當(dāng)前負(fù)荷大于負(fù)荷設(shè)定點(diǎn),觸發(fā)對(duì)應(yīng)鍋爐跳閘;機(jī)組當(dāng)前負(fù)荷小于負(fù)荷設(shè)定點(diǎn),則不觸發(fā)對(duì)應(yīng)鍋爐跳閘。
機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案組態(tài)完成后,按照機(jī)爐電大聯(lián)鎖試驗(yàn)單進(jìn)行邏輯組態(tài)檢查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修改完善。
邏輯組態(tài)完成后,對(duì)照設(shè)計(jì)院圖紙,利用通燈檢查鍋爐跳閘(MFT)、汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)(ETS)、發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)之間硬接線的正確性,必須檢查每根線芯,確保每根線芯接線位置符合設(shè)計(jì)要求。發(fā)現(xiàn)接線位置錯(cuò)誤、線芯開(kāi)路或者短路時(shí),要及時(shí)處理。查線結(jié)束后,要用螺絲刀再次將所有線芯壓緊在端子板上,確保接線接觸良好不松動(dòng),避免運(yùn)行時(shí)線芯脫落或者接觸不好影響兩爐一機(jī)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖動(dòng)作的可靠性。硬接線檢查要及時(shí)做好查線記錄。
分別對(duì)鍋爐跳閘(MFT)、汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)(ETS)、發(fā)電機(jī)保護(hù)進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn),聯(lián)鎖試驗(yàn)必須動(dòng)作正確,相關(guān)SOE信號(hào),應(yīng)正確觸發(fā)。
鍋爐跳閘、汽機(jī)跳閘、發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)合格后,進(jìn)行機(jī)爐電大聯(lián)鎖模擬靜態(tài)試驗(yàn)。熱工專業(yè)確認(rèn)機(jī)、爐、電之間保護(hù)接口正確無(wú)誤[2]。試驗(yàn)前將機(jī)爐電大聯(lián)鎖相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備斷電或在DCS畫(huà)面上設(shè)置為禁操模式,防止靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)設(shè)備動(dòng)作損壞。靜態(tài)試驗(yàn)采取在源點(diǎn)加模擬信號(hào)的方法進(jìn)行,檢查邏輯動(dòng)作是否正常,相關(guān)SOE信號(hào)觸發(fā)是否正常。
3.5.1 鍋爐跳閘靜態(tài)試驗(yàn)
1)同時(shí)模擬兩臺(tái)鍋爐任一爐前給料機(jī)運(yùn)行且鍋爐的主汽門(mén)未在全關(guān)位置信號(hào),DCS畫(huà)面顯示1號(hào)、2號(hào)鍋爐運(yùn)行信號(hào)。按下1號(hào)鍋爐緊急停爐按鈕,觸發(fā)1號(hào)鍋爐MFT,應(yīng)不觸發(fā)汽機(jī)跳閘信號(hào),復(fù)位1號(hào)鍋爐MFT信號(hào)。按下2號(hào)鍋爐緊急停爐按鈕,觸發(fā)2號(hào)鍋爐MFT,應(yīng)不觸發(fā)汽機(jī)跳閘信號(hào),復(fù)位2號(hào)鍋爐MFT信號(hào)。
模擬機(jī)組負(fù)荷大于負(fù)荷設(shè)定點(diǎn),按下1號(hào)鍋爐緊急停爐按鈕,觸發(fā)1號(hào)鍋爐MFT,按下2號(hào)鍋爐緊急停爐按鈕,觸發(fā)2號(hào)鍋爐MFT,觸發(fā)汽機(jī)跳閘信號(hào)。
模擬機(jī)組負(fù)荷小于負(fù)荷設(shè)定點(diǎn),按下1號(hào)鍋爐緊急停爐按鈕,觸發(fā)1號(hào)鍋爐MFT,按下2號(hào)鍋爐緊急停爐按鈕,觸發(fā)2號(hào)鍋爐MFT,應(yīng)不觸發(fā)汽機(jī)跳閘信號(hào)。
2)模擬1號(hào)鍋爐任一爐前給料機(jī)運(yùn)行且鍋爐的主汽門(mén)未在全關(guān)位置信號(hào),DCS畫(huà)面顯示1號(hào)鍋爐運(yùn)行信號(hào)。按下1號(hào)鍋爐緊急停爐按鈕,觸發(fā)1號(hào)鍋爐MFT,觸發(fā)汽機(jī)跳閘信號(hào)。
模擬2號(hào)鍋爐任一爐前給料機(jī)運(yùn)行且鍋爐的主汽門(mén)未在全關(guān)位置信號(hào),DCS畫(huà)面顯示2號(hào)鍋爐運(yùn)行信號(hào)。按下2號(hào)鍋爐緊急停爐按鈕,觸發(fā)2號(hào)鍋爐MFT,觸發(fā)汽機(jī)跳閘信號(hào)。
每次鍋爐跳閘靜態(tài)試驗(yàn),檢查相關(guān)SOE信號(hào),應(yīng)正確觸發(fā)。
3.5.2 汽機(jī)跳閘靜態(tài)試驗(yàn)
試驗(yàn)前,屏蔽汽機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)ETS已有的跳閘信號(hào),ETS跳閘電磁閥帶電。
1)模擬機(jī)組負(fù)荷大于負(fù)荷設(shè)定點(diǎn)
模擬1號(hào)鍋爐任一爐前給料機(jī)運(yùn)行且鍋爐的主汽門(mén)未在全關(guān)位置信號(hào),DCS畫(huà)面顯示1號(hào)鍋爐運(yùn)行信號(hào)。按下汽機(jī)緊急停機(jī)按鈕,ETS跳閘,不應(yīng)觸發(fā)1號(hào)鍋爐MFT信號(hào),觸發(fā)旁路快開(kāi)信號(hào),復(fù)位ETS跳閘信號(hào)、1號(hào)鍋爐運(yùn)行信號(hào)。
模擬2號(hào)鍋爐任一爐前給料機(jī)運(yùn)行且鍋爐的主汽門(mén)未在全關(guān)位置信號(hào),DCS畫(huà)面顯示2號(hào)鍋爐運(yùn)行信號(hào)。按下汽機(jī)緊急停機(jī)按鈕,ETS跳閘,不應(yīng)觸發(fā)2號(hào)鍋爐MFT信號(hào),觸發(fā)旁路快開(kāi)信號(hào)。復(fù)位ETS跳閘信號(hào)、2號(hào)鍋爐運(yùn)行信號(hào)。
同時(shí)模擬兩臺(tái)鍋爐任一爐前給料機(jī)運(yùn)行且鍋爐的主汽門(mén)未在全關(guān)位置信號(hào),DCS畫(huà)面顯示1號(hào)、2號(hào)鍋爐運(yùn)行信號(hào)。按下“汽機(jī)跳閘選定1號(hào)爐跳閘”按鈕,按下汽機(jī)緊急停機(jī)按鈕,ETS跳閘,觸發(fā)1號(hào)鍋爐MFT信號(hào),不應(yīng)觸發(fā)2號(hào)鍋爐MFT信號(hào),觸發(fā)旁路快開(kāi)信號(hào)。復(fù)位ETS跳閘信號(hào)、1號(hào)鍋爐MFT信號(hào)。釋放“汽機(jī)跳閘選定1號(hào)爐跳閘”按鈕,按下“汽機(jī)跳閘選定2號(hào)爐跳閘”按鈕。按下汽機(jī)緊急停機(jī)按鈕,ETS跳閘,觸發(fā)2號(hào)鍋爐MFT信號(hào),不應(yīng)觸發(fā)1號(hào)鍋爐MFT信號(hào),觸發(fā)旁路快開(kāi)信號(hào)。復(fù)位ETS跳閘信號(hào)、2號(hào)鍋爐MFT信號(hào)。
2)模擬機(jī)組負(fù)荷小于負(fù)荷設(shè)定點(diǎn)
汽機(jī)跳閘,無(wú)論1號(hào)鍋爐、2號(hào)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)如何,均不觸發(fā)鍋爐MFT信號(hào),不觸發(fā)旁路快開(kāi)信號(hào)。
每次汽機(jī)靜態(tài)試驗(yàn),檢查相關(guān)SOE信號(hào),應(yīng)正確觸發(fā)。
3.5.3 發(fā)電機(jī)跳閘靜態(tài)試驗(yàn)
按下發(fā)電機(jī)緊急停機(jī)按鈕,發(fā)出發(fā)電機(jī)主保護(hù)動(dòng)作信號(hào),觸發(fā)ETS跳閘信號(hào)。檢查相關(guān)SOE信號(hào),應(yīng)正確觸發(fā)。
靜態(tài)試驗(yàn)中若邏輯動(dòng)作結(jié)果若不符合邏輯方案,查找故障點(diǎn),故障點(diǎn)處理后,必須重新進(jìn)行試驗(yàn)直到完全符合設(shè)計(jì)的邏輯方案。
靜態(tài)試驗(yàn)合格后,由調(diào)試單位、監(jiān)理單位、運(yùn)行單位、建設(shè)單位四方共同進(jìn)行機(jī)爐電大聯(lián)鎖動(dòng)態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證。
將機(jī)爐電大聯(lián)鎖相關(guān)設(shè)備送電,控制模式切換到遠(yuǎn)控狀態(tài),在DCS上操作設(shè)備到正常運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)控制裝置送電,控制模式在試驗(yàn)位置,在DCS上合上發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)。機(jī)務(wù)將汽機(jī)掛閘,主汽門(mén)、調(diào)門(mén)開(kāi)啟。
鍋爐跳閘用鍋爐緊急停爐按鈕,汽機(jī)跳閘用汽機(jī)緊急停機(jī)按鈕,發(fā)電機(jī)跳閘用發(fā)電機(jī)緊急停機(jī)按鈕進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。按靜態(tài)試驗(yàn)順序分別試驗(yàn)各種工況下機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯。檢查設(shè)備動(dòng)作情況應(yīng)符合設(shè)計(jì)的邏輯方案,SOE信號(hào)觸發(fā)正常。邏輯動(dòng)作結(jié)果若不符合邏輯方案,查找故障點(diǎn),處理故障點(diǎn)后,必須重新進(jìn)行試驗(yàn),直到完全符合設(shè)計(jì)的邏輯方案。
試驗(yàn)完成后參與各方共同簽字確認(rèn)。
機(jī)組大聯(lián)鎖保護(hù)是檢驗(yàn)各主設(shè)備主保護(hù)動(dòng)作后,各主機(jī)設(shè)備及相關(guān)輔助設(shè)備聯(lián)鎖保護(hù)功能的完整性,通過(guò)各分項(xiàng)試驗(yàn),檢驗(yàn)各控制邏輯、安裝接線和控制設(shè)備是否能滿足運(yùn)行要求,保證機(jī)組安全運(yùn)行[3]。文中針對(duì)常規(guī)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖的不足,對(duì)古巴西羅雷東多1×60 MW級(jí)生物質(zhì)電站工程兩爐一機(jī)母管制機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案優(yōu)化設(shè)計(jì),使鍋爐參與機(jī)爐電大聯(lián)鎖,實(shí)現(xiàn)了實(shí)質(zhì)上的機(jī)爐電大聯(lián)鎖;并對(duì)兩爐一機(jī)母管制機(jī)組機(jī)爐電大聯(lián)鎖試驗(yàn)改進(jìn),通過(guò)規(guī)范化的調(diào)試方法,確保機(jī)組運(yùn)行時(shí)機(jī)爐電大聯(lián)鎖動(dòng)作正確,機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中機(jī)爐電大聯(lián)鎖動(dòng)作正確,未出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)現(xiàn)象,從而提高了兩爐一機(jī)母管制機(jī)組運(yùn)行的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性,對(duì)生物質(zhì)、垃圾發(fā)電等母管制機(jī)組的機(jī)爐電大聯(lián)鎖邏輯方案設(shè)計(jì)和調(diào)試具有較好的借鑒價(jià)值和推廣意義。