DEH邏輯缺陷導(dǎo)致的異常停機(jī)分析及邏輯優(yōu)化

杜之正，亓振燁，周廣飛

(華電電力科學(xué)研究院有限公司山東分院，山東 濟(jì)南 250003)

汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)DEH作為電廠汽輪機(jī)組的重要組成部分，是保證機(jī)組正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，DEH系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，必定會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)組的正常運(yùn)行。本文針對因DEH邏輯缺陷造成的2次異常停機(jī)事故，分析原因并進(jìn)行DEH邏輯優(yōu)化。

1 ATT試驗(yàn)邏輯缺陷及優(yōu)化

1.1 事故經(jīng)過

某1000 MW超超臨界機(jī)組滑停過程中，根據(jù)定期工作安排進(jìn)行ATT試驗(yàn)。機(jī)組負(fù)荷498.1 MW，A、B、C 3臺磨煤機(jī)運(yùn)行，左側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門開度21.7%，右側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門開度22.8%，左側(cè)高壓調(diào)節(jié)門、右側(cè)高壓調(diào)節(jié)門、左側(cè)中壓調(diào)節(jié)門、右側(cè)中壓調(diào)節(jié)門均全開。左側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門開始ATT試驗(yàn)，在恢復(fù)全開過程中，調(diào)節(jié)門逐漸開至20%以后，高壓調(diào)節(jié)門、中壓調(diào)節(jié)門開度未變化；1 min后，汽輪機(jī)所有調(diào)節(jié)門突然關(guān)至12%，機(jī)組負(fù)荷降至216 MW，給水壓力20.6 MPa，主蒸汽壓力升至20.0 MPa，給水流量低信號發(fā)出，鍋爐MFT。試驗(yàn)及停機(jī)過程中，由于調(diào)節(jié)門開度變化劇烈，汽流沖擊汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，軸系不穩(wěn)定，頂軸油泵自啟轉(zhuǎn)速設(shè)置值過低，未能及時(shí)聯(lián)啟頂軸油泵形成穩(wěn)定的油膜，造成1號軸承下軸瓦磨損[1]。

1.2 邏輯缺陷分析

檢查所有汽輪機(jī)調(diào)節(jié)門觸發(fā)12%開度邏輯，所有調(diào)節(jié)門共用1個(gè)置12%高限邏輯；檢查每個(gè)調(diào)節(jié)門閥位高限切換條件都引用1個(gè)ATT順控56步序(調(diào)節(jié)門試驗(yàn)完成后，將高限恢復(fù)至試驗(yàn)前狀態(tài))，當(dāng)該步序持續(xù)2 s不復(fù)位時(shí)，會(huì)將所有調(diào)節(jié)門置12%高限；檢查ATT順控56步序持續(xù)2 s發(fā)出的條件，56步序復(fù)位條件為每個(gè)調(diào)節(jié)門高限大于101.5%，正常設(shè)置為105%。在本次試驗(yàn)前，因左側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門、右側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門全開狀態(tài)下漏真空，經(jīng)與汽輪機(jī)廠家溝通確認(rèn)將超高壓調(diào)節(jié)門閥位限制設(shè)置為92%[2]。

鍋爐MFT原因?yàn)橛|發(fā)“給水流量低”MFT條件；給水流量低原因?yàn)橹髡羝麎毫ι呓咏o水壓力，上水困難；主蒸汽壓力升高原因?yàn)槠啓C(jī)超高壓、高壓、中壓調(diào)節(jié)門開度減小，機(jī)前壓力升高；調(diào)節(jié)門開度減小原因?yàn)锳TT試驗(yàn)56步序未復(fù)位，持續(xù)2 s后發(fā)出所有調(diào)節(jié)門12%指令；56步序未復(fù)位原因?yàn)樵囼?yàn)前左側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門、右側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門高限手動(dòng)置92%高限，不滿足56步序復(fù)位條件；左側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門、右側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門手動(dòng)置92%高限的原因?yàn)闄C(jī)組左側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門、右側(cè)超高壓調(diào)節(jié)門全開狀態(tài)下漏真空[3]。

1.3 邏輯優(yōu)化

優(yōu)化ATT試驗(yàn)56步序復(fù)位邏輯，切除所有調(diào)節(jié)門閥位限制小于101.5%延時(shí)2 s發(fā)出所有調(diào)節(jié)門置12%高限邏輯，避免特殊工況下，ATT試驗(yàn)造成機(jī)組異常停機(jī)。

2 調(diào)節(jié)門快關(guān)C20邏輯缺陷及優(yōu)化

2.1 事故經(jīng)過

某機(jī)組投入AGC模式，AGC目標(biāo)負(fù)荷509 MW，負(fù)荷指令517 MW，機(jī)組負(fù)荷547 MW，主蒸汽溫度567.8 ℃，總煤量189.9 t/h，主給水流量1534.5 t/h，總閥位指令77%。在跟蹤AGC指令過程中，觸發(fā)鍋爐“再熱器保護(hù)喪失”MFT條件，鍋爐MFT[4-5]。聯(lián)鎖跳閘汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，大聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作正常。

2.2 邏輯缺陷分析

機(jī)組投入AGC模式后，AGC目標(biāo)負(fù)荷509 MW，負(fù)荷指令517 MW，實(shí)際負(fù)荷547 MW，負(fù)荷指令與實(shí)際負(fù)荷偏差大于30 MW，鍋爐主控由自動(dòng)切為手動(dòng)，機(jī)組由限壓方式切為初壓模式(TF)，壓力回路輸出76.27%，負(fù)荷回路輸出76.32%，DEH控制回路由負(fù)荷回路切為壓力控制回路，汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)門關(guān)至64.6%；此時(shí)主蒸汽壓力設(shè)定值為21.45 MPa，實(shí)際主蒸汽壓力為20.3 MPa。為保證主蒸汽壓力達(dá)到設(shè)定值繼續(xù)關(guān)高壓調(diào)節(jié)門，總閥位指令由76.27%突降至36.39%，高壓調(diào)節(jié)門關(guān)至12.9%，中壓調(diào)節(jié)門由99%關(guān)至23.7%，此時(shí)壓力設(shè)定21.17 MPa，實(shí)際壓力20.23 MPa，機(jī)組實(shí)際負(fù)荷410 MW?？傞y位指令突降原因?yàn)樵谙迚呵谐鯄? s脈沖消失的瞬間，負(fù)荷跟蹤信號0.96 s后未觸發(fā)，2 s后負(fù)荷跟蹤信號恢復(fù)。由于負(fù)荷回路未及時(shí)跟蹤，又存在負(fù)荷負(fù)向偏差，所以負(fù)荷回路輸出持續(xù)降低，存在負(fù)荷回路輸出值低于壓力回路輸出值的情況，導(dǎo)致壓力回路激活信號FDPRIE消失，壓力輸出為跟蹤回路，按當(dāng)時(shí)壓力偏差0.9 MPa計(jì)算，1個(gè)掃描周期50 ms壓力回路輸出降低6%左右，此時(shí)總閥位指令小選為壓力回路輸出值。下個(gè)掃描周期由于負(fù)荷負(fù)向偏差存在，負(fù)荷回路PID上限PIRYU為總閥位輸出減去負(fù)荷回路前饋，被壓力控制器輸出限制，在PIRYU的基礎(chǔ)上繼續(xù)向下計(jì)算，結(jié)果導(dǎo)致負(fù)荷回路在該掃描周期內(nèi)輸出值比壓力回路輸出值低，總閥位指令小選為負(fù)荷回路輸出值[6]。經(jīng)過幾個(gè)掃描周期的疊加相減，總閥位指令迅速減小，由于歷史站采集精度原因，只能采集總閥位指令減小過程中的某一時(shí)刻值，所以總閥位指令由76.27%突降至36.39%。

總閥位指令在DEH壓力和負(fù)荷回路來回切換的過程中繼續(xù)由36%降為20%，觸發(fā)調(diào)節(jié)門快關(guān)條件C20，高壓調(diào)節(jié)門關(guān)至2.3%，中壓調(diào)節(jié)門關(guān)至0，調(diào)節(jié)門反饋小于5%判定調(diào)節(jié)門已關(guān)。汽輪機(jī)總閥位指令為20%，調(diào)節(jié)門快關(guān)指令消失，汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)門由2.36%開至6.68%，中壓調(diào)節(jié)門由0開至2.38%。

2.3 邏輯優(yōu)化

a.因觸發(fā)負(fù)荷跟蹤信號“與”邏輯塊的2個(gè)輸入為1時(shí)，輸出為0，狀態(tài)未翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致觸發(fā)條件未能及時(shí)觸發(fā)。因此及時(shí)更新DEH軟件系統(tǒng)補(bǔ)丁和定期對控制器進(jìn)行清理，清除控制器殘余垃圾文件，重新組態(tài)觸發(fā)負(fù)荷跟蹤信號的“與”邏輯塊。

b.補(bǔ)汽閥存在流量指令80%～100%空行程，因補(bǔ)汽閥現(xiàn)階段沒有投入使用，未能參與調(diào)節(jié)。因此將補(bǔ)汽閥邏輯切除，高壓調(diào)節(jié)門流量重新分配，解決了空行程問題。

c.在限壓切初壓過程中，負(fù)荷跟蹤實(shí)際負(fù)荷延時(shí)時(shí)間過長(0.96 s)。當(dāng)負(fù)荷回路存在負(fù)向偏差時(shí)(大于14 MW)，負(fù)荷回路0.08的偏置無法及時(shí)作用，導(dǎo)致初壓模式下，負(fù)荷回路繼續(xù)起作用。因此限壓切初壓時(shí)，負(fù)荷跟蹤實(shí)際負(fù)荷延時(shí)時(shí)間改為0.48 s[7]。

d.機(jī)組正常限壓運(yùn)行時(shí)，由于壓力偏差大，導(dǎo)致負(fù)荷回路與壓力回路來回切換。因此將壓力回路偏置由-15更改為-20。

e.“再熱器保護(hù)喪失”條件觸發(fā)后調(diào)節(jié)門快關(guān)，延時(shí)3 s觸發(fā)MFT，延時(shí)時(shí)間較短，不利于甩負(fù)荷后的機(jī)組自動(dòng)恢復(fù)。結(jié)合同類型機(jī)組進(jìn)行調(diào)研，設(shè)置“再熱器保護(hù)喪失”延時(shí)10 s觸發(fā)MFT。C20快關(guān)指令發(fā)出后，調(diào)節(jié)門關(guān)閉，當(dāng)C20快關(guān)條件不滿足時(shí)，調(diào)節(jié)門將再次緩慢開啟，維持機(jī)組2倍廠用電負(fù)荷運(yùn)行[8-9]。

f.鍋爐主控自動(dòng)切手動(dòng)后，壓力設(shè)定改為瞬時(shí)跟蹤實(shí)際壓力，目標(biāo)壓力維持原目標(biāo)壓力，經(jīng)過速率2.5 MPa/min限制后送DEH[10]。機(jī)組升降負(fù)荷過程中，蒸汽溫度變化較大，水、煤變化幅度相應(yīng)減弱。鍋爐主控切除條件需要增加延時(shí)，防止信號突變后鍋爐主控切除自動(dòng)。

3 結(jié)束語

針對2次異常停機(jī)事故，分析DEH邏輯存在的缺陷并進(jìn)行邏輯優(yōu)化。目前國內(nèi)大多新建機(jī)組DEH系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與DCS系統(tǒng)一體化，工程人員需要對西門子DEH控制邏輯進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。但由于不同控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、算法模塊、運(yùn)算方式和機(jī)理上的差異，部分功能無法與西門子DEH控制系統(tǒng)保持一致，甚至還存在危及機(jī)組安全的缺陷,需要進(jìn)一步對DEH邏輯缺陷進(jìn)行排查和邏輯優(yōu)化。