邹县电厂＃7机组小机自动、保护系统调试

一、概述 邹县发电厂四期工程＃7 机组锅炉给水系统配置有2台50%容量的汽动变速给水泵。小机由西门子公司提供，小机型式为：单缸、凝汽式；最高工作转速5203r/min （按汽泵控制）；小机设计有高低压两路汽源，自动切换，其中高压汽源为冷再蒸汽，低压汽源为四段抽汽，厂用辅汽作为启动和调试汽源，小机排汽至主机凝汽器。给水泵由日立公司提供，型号为BGM- CH卧式离心泵；额定出口压力31.309MPa、额定流量1714.6m3/h ；最小流量647m3/h 。 给水泵汽轮机电液控制系统（MEH）采用W505系统进行控制。它是基于数字控制的 32 位微处理器，具有现场组态和通讯功能。MEH 控制流程如下：锅炉所需求的给水量由锅炉主控器进行计算，输出4～20mA信号至505，在505内部该指令与就地来转速信号比较，输出至就地伺服阀，控制调门的行程，开大或关小阀门，改变小机进汽量，从而改变小机转速，使小机出力与锅炉的需求相平衡。 小机保护逻辑由DCS实现，同时出于安全考虑将就地手停按钮、超速保护分三路串接在硬接线回路直接跳机。TSI监视系统采用与主汽轮机相同的本特利3500产品，同时还配置有给水泵汽轮机超速监控装置EPRO6350。 小机调节、保安用油由专门的油系统提供。每台小机共有两台交流润滑油泵，一台直流润滑油泵。正常运行时，一台交流油泵运行，一台备用，直流油泵用于异常工况下的紧急后备。当控制油压低至0.8MPa联启动交流油泵，低至0.09MPa联启动直流泵，小机润滑油压低于0.1MPa跳小机。汽泵润滑油压低于0.08MPa小机跳闸。控制油压低于0.25MPa小机跳闸。小机油系统还包括顶轴油泵，用于提供盘车时的顶轴油。 二、相关就地系统简介 1） 调节部分 小汽轮机共有高、低压汽源两路供汽汽源，分别通过高、低压进汽调节阀。其中：高压蒸汽经低压主汽阀、低压调节阀后进入汽缸；低压蒸汽则直接经低压主汽阀、低压调节阀进入汽缸。汽动给水泵调试和低负荷时，由辅汽联箱汽源到小汽机低压进汽阀，用于给水泵冲转；正常运行时，汽源由四抽汽提供；高压汽源作为低负荷时的备用汽源，一般当低压调阀达到一定开度后（＃7设为100％），高压调门开始开启。小汽机排汽进入主机凝汽器。其系统布置大致如下图所示： 调节指令经505送至高低压调门伺服阀，伺服阀与505通过四根线连接，其中两根为24V，两根为4～20mA信号。 2）小机TSI： 小机及汽泵TSI共装有转速探头7只，其中：3只至EPRO用于超速保护；2只至505参与调节；1只用于就地转速表显示；1只用于零转速联启盘车。测速盘为16齿；小机及汽泵TSI还包括小机轴位移探头三只，参与三取二保护；小机振动探头4只，参与振动保护；汽泵振动探头2只，参与小机振动保护；泵反转探头2只，用于联关出口门。 3）小机保护部分； 小机跳闸电磁阀三只，用于实现三取二逻辑。正常运行中，电磁阀带电。当任两个或两个以上的电磁阀失电时泄去安全油，关闭主汽门及进汽调门，小机跳闸。 三、MEH及保护系统实施方案 1、工作原理 DCS根据锅炉主控产生的给水需求作为给水设定，与就地来给水流量信号比较，经DCS计算产生给水泵转速指令，输出4～20mA信号。该指令经硬接线和通讯送至W505，505将该指令与就地来转速信号比较，输出4-20mA至小机调门伺服阀，伺服阀驱动调门动作改变进汽量，从而改变小机转速，最终改变给水流量。简单地说，DCS控制给水流量，505控制小机转速，即主调在DCS侧，副调在505侧,二者共同构成了串级控制。 小机保护逻辑由DCS实现，各保护条件输入至DCS，在DCS内部经逻辑运算，输出保护接点至跳闸回路。同时出于安全考虑将超速保护分三路串接在硬接线回路。小机保护为反逻辑，正常运行时跳闸电磁阀带电。系统共有3个跳闸电磁阀，当任两个失电时，泄去系统安全油，小机跳闸。小机保护逻辑做在DCS，当汽动给水泵组发生任一异常情况时，保护动作停机。 小机控制原理参见下图： 其中，DCS中小机保护项目如下： 1）手动停机：A、小机WOODWARD505事故跳闸按钮跳闸；B、小机控制画面软“紧急停机”按钮跳闸；C、小机就地按钮跳闸。当按下上述任一个按钮，停机电磁阀动作，泄去小机安全油，关闭高低压主汽门和调门停机。 2）油系统参数超限小机跳闸：汽泵润滑油压低低，泵轴承油压低于0.08MPa跳小机；小机润滑油压低低，小机润滑油压低0.1MPa跳小机；小机控制油压低于0.25MPa跳小机；小机润滑油温高，润滑油温≥65℃。均为三取二逻辑。 3）小机及主给水泵TSI参数超限跳小机：小机任一轴向位移大于±0.6mm；小机超速至5360r/min，三取二；小机超速保护装置A、B、C通道故障三取二；小机振动跳闸，小机前、后X、Y轴振125μm；汽泵振动跳闸，给水泵轴振动高107μm。 4）主给水泵温度保护：泵内推力瓦温度、外推力瓦温度、驱动端径向轴承温度、非驱动端温度任一达到保护值85℃，跳小机。 5）给水参数超限，小机跳闸：汽泵入口压力低，主给水泵入口压力低1.10MPa，且前置泵未跳闸，延时5秒跳闸；汽泵给水流量低跳闸（A、入口流量任一低且最小流量阀未全开（延时3秒跳）；或，B、入口流量任二低且流量曾高过。）；除氧器水位低低低（-1500mm），两个模拟量同时达到动作值。 6）蒸汽参数超限，小机跳闸：小机排汽压力高高，出口蒸汽压力（排汽真空）低至-50kPa，三取二逻辑。 7）汽泵前置泵跳闸联跳小机：（前置泵跳闸保护动作条件8条：前置泵润滑油压低于0.05MPa；小机跳闸；前置泵轴承温度高85℃；除氧器水位低Ⅱ值；前置泵出口流量低于300t/h且主泵给水进出口温差＞15℃，延时15s；前置泵出口流量低于300t/h且主泵给水进出口温差＞20℃；前置泵推力轴承温度高85℃；前置泵轴承振动高165μm）。 8）锅炉MFT联跳小机。 四、调试过程 1、505组态调试 1）控制策略：启动模式使用自动启动方式；505原组态方案为串级控制，其主调设定值为流量将给水流量引入505作为过程变量，副调为转速控制回路。该方案可以实现给水控制功能。但存在一个较大缺点：因505无历史趋势，异常时对各变量无法进行分析。专题会确定，将主调功能移入DCS实现，505改为使用转速控制方式。小机指令跟踪问题：经专题会确定，DCS跟踪实际转速。 改变控制策略后，对505组态作相应修改：原使用串级控制未使用远方转速设定，现修改为使用远方转速设定；模入信号原设计为串级控制，使用通道1，4-20mA对应0-2200t/h流量，最低流量371，最高1744t/h；改为转速控制后，仅使用通道6，4-20mA对应2564-5203RPM； MEH与 DCS接口信号作相应修改：原接口信号：给水流量指令；小机跳闸保护动作；小机增转速设定；小机减转速设定；505SHUTDOWN；小机505报警；小机低压调门全关。现改为：DCS至505信号：505(转速)指令；505手/自动切换；外部跳闸；505复位；505RUN；505至DCS：实际转速；505转速设定；505在自动；LP调门指令超限；HP调门指令超限；LP调门指令；HP调门指令。 2）其他参数修改： 高压调门控制偏置出厂默认值为0％。经专题会确定，并按说明书，将偏置设为100％。即：当低压调门全开后，高压调门开始开启。 转速基准（低值）：原组态4mA对应2565RPM，20mA对应4929RPM。考虑从0到2565转运行人员干预程度，经专题会确定：4mA对应2565RPM不变；转速基准原20mA对应转速指令为4929RPM，应运行要求改为5203RPM；升速率505默认设置为额定升速度16转/秒；设定值低转速设定为10转/秒按启动曲线进行修改。 测速盘齿数：原设置为32，就地为16齿，依据实际改为16。 3）其他设置介绍： 超速跳闸值为5420RPM；无效转速为200转；未使用临界转速区；执行机构指令为4-20mA，其中：4mA对应全关，20mA对应全开；执行机构未设置抖动量；输出接点＃1、＃2执行器指令超限和远方控制允许。 4）通讯部分调试：硬回路与通讯并用。 2、保护调试 1）设计有安全油压低跳机，未做组态。依据厂家提供逻辑要求，增加安全油压低跳闸三取二逻辑。 3、试验 1）小机调速系统静态试验。首先，复位小机，建立安全油。然后，从就地用信号发生器增减指令，观察阀门动作情况，并可通过调整油回路零点量程使4～20mA对应阀门全开全关。最后从集控室试验。 2）保护试验：通道测试，油压低画面报警设计不合理。同时应加入任一安全油压低闭锁保护试验。超速试验：验证505超速和TSI超速。做超速保护时：1）DCS控制在手动；2）转速不应低于4929RPM。首先，做TSI超速。从505面板增加转速设定，记录小机保护动作值；其次，做505超速。解除TSI超速保护接点。注意，同时解除小机硬超速保护回路解，避免硬保护提前动作。 五、调试关键点 1、熟悉热力系统及受控对象。对控制系统而言，首先要知道控制对象是什么，通过哪些设备控制该对象，控制变量是什么，就地设备在哪个位置，该设备在系统中起的作用，信号是如何取的，是变送器还是开关。只有对系统熟悉了，才能更好的理解控制策略。同时，针对不了解的设备，从具体实际入手有针对性的查找资料，做到有的放矢、方可提高效率达到事半功倍的效果。 2、理解控制原理。在知道控制要求后，应尽快转入对控制原理的掌握上，明确如何实现对系统的控制。理论联系实际，并用理论指导工作。只有高屋建瓴、具备大局观，才能明确应该怎样做、为什么这样做、如何做的更好。 3、系统调试的观点。在调试之初，将调试范围仅局限于505上，不能与DCS联系起来，一方面造成接口信号的不全面，同时对505的组态不能完全理解。如，原设计为串级控制，在综合DCS组态的基础上，改为转速控制。若仅仅局限于本系统，不能达到整体理解。对调试而言，也有可能造成效率的下降。 4、注重细节。细节决定成败。对就地设备应全面、严谨，不留有任何漏洞，要全面把握。如，在调