冗余配置4个热工测点的优选方案

2016-11-12高晓晨

综合智慧能源 2016年9期

关键词：汽包热工测点

高晓晨

（华电渠东发电有限公司，河南新乡　453000）

冗余配置4个热工测点的优选方案

高晓晨

（华电渠东发电有限公司，河南新乡453000）

为提高冗余配置的4个热工测点的输出值用于自动调节、联锁保护的可靠性，避免因其中部分测点发生故障引起选择输出异常，导致逻辑误动，提出了一种优选方案，并举例说明了方案在具体实践中的应用。

逻辑误动；热工测点；可靠性；优选方案

0　引言

火力发电厂汽包炉的汽包水位、炉膛压力等重要测点多用于自动调节及联锁保护，为使测点取样更具备代表性、同时避免单一测点故障使自动及保护逻辑发生误动，采用多测点冗余配置，并通过控制系统逻辑运算，得出选择输出值以用于相应的自动调节及联锁保护。因此，选择方案的优劣会直接影响自动及保护装置可靠性，提高选择方案可靠性意义重大。

1　一般冗余配置的热工测点选择方案及分析

用于冗余配置的热工测点一般采用逻辑运算配合质量判断的方法实现选择输出，冗余配置的2个测点用于自动调节的逻辑运算方法一般为“平均值”“取大值”“取小值”，用于联锁保护时使用“与”“或”进行逻辑判断。冗余配置的3个测点自动调节时采用“3取中”，联锁保护时使用“3取2”进行逻辑运算选择。

另外，火力发电厂生产现场根据机组型式不同，存在汽包水位、炉膛压力等冗余配置4个测点的情况，且测点多两两对称布置在设备两侧。对于此种情况，一般采用手动选择4个测点中的3个进行“3取中”或“3取2”配合质量判断运算实现优选［1］。但在实际应用中，受测点布置影响，比较容易发生设备同侧的2个测点同时发生故障导致逻辑误动。以某火力发电厂汽包水位高锅炉主燃料跳闸（MFT）事件为例。

某火力发电厂#2锅炉为330MW汽包锅炉，锅炉A，B两侧各配置2套双室平衡容器测量法的汽包水位计，分别为汽包水位A1，A2和B1，B2，锅炉给水自动调节系统中使用汽包水位A1，A2，B1进行“3取中”配合质量判断运算实现优选，汽包水位高、低MFT保护使用汽包水位A1，A2，B1进行“3取2”运算后实现。2014年冬季，运行监盘人员发现汽包水位A1，A2测点先后异常升高，B1，B2汽包水位无明显变化，汽包水位计算值随之升高，给水泵在自动状态下转速开始降低，经观察汽包水位就地水位计确认A侧汽包水位升高属于设备故障，实际汽包水位并无异常升高，运行人员随即解除给水自动，手动进行调节，但汽包水位A1，A2仍继续上涨到达跳闸值，汽包水位高保护动作，锅炉MFT［2］。

经检查汽包水位A1，A2变送器安装于锅炉A侧汽包水位变送器保温柜内，B1，B2安装于锅炉B侧汽包水位变送器保温柜内。汽包水位A2伴热带尾部绝缘终端接头老化破损，伴热带短路造成A侧汽包水位伴热电源跳闸，受环境温度影响，汽包水位A1，A2取样管内介质冻结，引起A侧汽包水位显示值异常升高，满足汽包水位高保护动作条件造成锅炉MFT［3］。

2　冗余配置的4个热工测点优选改进方案［4］

上述案例中，锅炉汽包水位高、低MFT保护测点选择不合理，未能充分使用冗余配置的4个测点，同侧汽包水位变送器布置在同一个保温柜内且共用同一路伴热电源，存在因单一设备故障造成保护误动可能性，设备及逻辑可靠性不高。

为避免发生类似事故，提出1种可靠性较高的冗余配置的4个热工测点优选改进方案：排除偏差最大值后，其他3个测点进行“3选中”或“3取2”运算，用于自动调节及联锁保护。

汽包水位低MFT逻辑采用改进方案后，上述案例中在汽包水位A1，A2测点先后异常升高时，B1，B2汽包水位无异常变化，逻辑会自动将与其他测点偏差最大的汽包水位A1测点排除掉，变为汽包水位A2，B1，B2，这3个测点进行“3取2”运算，可避免因汽包水位异常变化造成的保护误动。

3　优选改进方案的实现方法

设有冗余配置的4个测点A，B，C，D，分别计算每个测点与其他3个测点中值偏差的绝对值：

式中：ABS（a）函数为返回给定数字a的绝对值；MEDIAN（a，b，c）函数为返回给定数值集合a，b，c的中值。

假设DevA＞MAX（DevB，DevC，DevD），则测点A为偏差最大的值，将其替换为测点D，B，C测点以同样方法计算，可得出冗余配置的4个测点中偏差最小的3个测点，设此3个测点为X，Y，Z，则：

式中：MAX（a，b，c）函数为返回给定数值集合a，b，c的最大值；IF（a，b，c）函数为判断条件a是否满足，如果满足返回数值b，如果不满足返回数值c。

将X，Y，Z代入“3取中”或“3取中”配合质量判断运算即可实现冗余配置的4个热工测点的优选。

4　案例中应用情况

根据优选方案的实现方法，使用UnityPro及IFix软件进行模拟，测试改进方案与使用3个测点进行“3取中”运算在实际应用中的差异［5］。

仍以上述汽包水位为案例，在UnityPro中新建4个测点代表汽包水位A1，A2，B1，B2，新建中间点Out1代表汽包水位A1，A2，B13个测点“3取中”输出值，新建中间点Out2代表汽包水位A1，A2，B1，B24个测点优选改进方案的输出值，通过LEADLAG及FGEN函数模拟汽包水位的变化。分别模拟以下5种工况：工况1，汽包水位正常波动；工况2，汽包水位A1异常升高；工况3，汽包水位A1，A2异常升高；工况4，汽包水位B1异常降低；工况5，汽包水位B1，B2异常降低。测试过程中各种工况下汽包水位4个测点值及2种计算见表1。