汽包水位保护逻辑改造在三河发电厂的应用

三河发电有限责任公司一期安装2台35OMW日本三菱公司制造的机组。分散控制系统（DCS）采用美国MCS公司的MAXlO0O+PLUS。锅炉保护系统，由2面控制柜组成，称为锅炉保护盘（BoilerProtectionPanel,BPP），锅炉保护逻辑全部用继电器搭接实现。外系统的信号输入和锅炉主燃料跳闸（MFT）的动作命令都经过这两面盘柜进行逻辑运算。锅炉保护包括:锅炉手动打闸、汽包水位高低、炉膛压力高低、锅炉灭火、汽轮机跳闸、送风机全停、引风机全停、失去所有燃料、燃烧状态不稳定、再热器干烧、总风量低、炉水循环泵差压低等14项保护。

一、原汽包水位保护系统

1.1原汽包水位调节及保护情况

汽包压力、水位测量示意图参见图1。原汽包水位高、低保护的逻辑是这样实现的:3个汽包水位变送器（HAG1OCL003～HAG1OCL005）和3个汽包压力变送器（HAG1OCPOO2～HAGlOCPO04）来的信号通过分配器一路接入机组转换盘柜（UnitTransducerPanel，UTP），另一路接入DCS。在UTP中，3个汽包水位变送器的信号经过三取中模件选择出的中间值信号在压力修正模件中进行修正，得到的修正值和设定值在比较器中进行比较，如果修正值超过高或低设定值的范围，则发出汽包水位高二值或汽包水位低二值保护信号到锅炉保护盘柜（BPP），使汽包水位高或汽包水位低保护继电器动作，继而发信号MFT停炉。这就是原汽包水位保护逻辑采用的三取中逻辑。

1.2原汽包水位保护的问题

原汽包水位保护逻辑采用三取中逻辑，这个逻辑实现过程和《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中的规定"锅炉汽包水位高、低保护应采取独立测量的三取二的逻辑判断方式"。三取二、三取中逻辑在概率统计上来说都比较先进，但在输入信号存在故障的情况下，三取二能自动进行逻辑转换，而三取中则不能，因而有发生误动的隐患。另外，机组冬季发生过汽包水位变送器因测量管路冻结而造成故障的情况，致使汽包水位保护不得不退出运行，严重影响了机组的安全。

二、汽包水位保护三取二逻辑的实现

初定方案用原来的UTP中的硬件设备搭接实现三取二逻辑，但由于UTP中的分配器、三取中模件、压力修正模件、高低判断模件通过硬线连接，形成汽包水位高二值或汽包水位低二值信号送到BPP中进行汽包水位保护继电器逻辑运算，比较繁琐，且分配器不能判断变送器故障，继而实现二取一、一取一逻辑切换，后决定在DCS中实现，因为DCS可靠性高，且能对由变送器来的4～2OmA直流信号进行分析，判断变送器是否发生故障，便于逻辑实现。

改造方案的内容包括:DCS输入输出点的配置、后加电缆的布置、汽包水位保护三取二逻辑判断方式的实现、二取一和一取一逻辑的转换、画面的显示、报警的输出、检验措施等内容。

汽包水位保护三取二逻辑改造后模拟信号流程参见图2。3个汽包压力信号（HAG10CP002、HAG10CP003、HAG10CP004）在DCS中通过三取中运算后得到的值，分别对3个汽包水位信号（HAG10CL001、HAG10CL002、H-AG10CL006）进行压力修正运算，得到的修正值和设定值在DCS中进行比较运算，如果修正值超过设定值的范围，则形成汽包水位高二值或汽包水位低二值信号。

汽包水位保护三取二逻辑判断，二取一逻辑转换判断、一取一逻辑转换判断和操作员画面（CRT）相关报警输出参见图3。DCS对水位变送器进行故障判断，当检测到输入信号有问题时则在CRT上发出报警。若3个变送器都没有故障，则保护逻辑运行在三取二方式，且在CRT上发出相应报警输出。若3个变送器都发生故障，则保护逻辑运行在保护退出方式，且在CRT上发出相应报警输出。若有且只有2个变送器发生故障，则保护逻辑运行在一取一方式，且在CRT上发出相应报警输出。若有且只有一个变送器发生故障，则保护逻辑运行在二取一方式，且在CRT上发出相应报警输出。

汽包水位低二值保护信号的形成见图4。汽包水位高二值保护信息的形成见图5。

三、结束语

通过在DCS中进行三取二逻辑的改造，有效地防止了水位保护拒动和误动，避免事故的发生，确保机组长期安全、稳定运行。另外，通过操作员画面（CRT）上的相关报警输出，也能有效地监视保护的运行情况，一旦变送器出现故障，便能及时发现并进行处理，便能对保护系统进行及时有效的维护。