660 MW超超臨界機(jī)組單列輔機(jī)控制系統(tǒng)可靠性研究與工程應(yīng)用
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武志惠，王蕾，牛海明，齊祥柏
（1中國(guó)核電工程有限公司，北京 100840;2．北京國(guó)電智深控制技術(shù)有限公司，北京 l02200）
摘 要：通過(guò)對(duì)輔機(jī)單列機(jī)組特性、控制需求進(jìn)行的詳細(xì)分析，提出了采用硬件系統(tǒng)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)在線智能診斷優(yōu)化設(shè)計(jì)、鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)、輔機(jī)大連鎖保護(hù)設(shè)計(jì)、增加輔機(jī)熱控測(cè)點(diǎn)的冗余配置、I/O測(cè)點(diǎn)優(yōu)化分配、單輔機(jī)設(shè)備保護(hù)技術(shù)等一系列技術(shù)措施，提升控制系統(tǒng)整體可靠性的控制優(yōu)化方案，該方案已成功應(yīng)用于布連電廠2臺(tái)660 MW超超臨界機(jī)組，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)瘟休o機(jī)；超超臨界機(jī)組：控制優(yōu)化；機(jī)組特性：可靠性
中圖分類(lèi)號(hào)：TK323 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1004-9649( 2015 )10-0033-05
0引言
目前國(guó)內(nèi)大型火電機(jī)組的主要輔機(jī)均采用雙列配置．若主要輔機(jī)采用單列配置．其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行能耗低、成本低、負(fù)荷響應(yīng)速度快，能有效提高機(jī)組初投資性價(jià)比和商業(yè)運(yùn)行后的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，減少運(yùn)行及維護(hù)人員的工作強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。然而主要輔機(jī)單列配置后，機(jī)組熱力系統(tǒng)發(fā)生變化，這種變化實(shí)質(zhì)上對(duì)機(jī)組的安全、可靠性是有負(fù)面影響的．而火電機(jī)組對(duì)可靠穩(wěn)定運(yùn)行要求甚至超過(guò)其對(duì)效率提高的要求，因此輔機(jī)單列配置后，機(jī)組對(duì)控制系統(tǒng)可靠性更加敏感、要求也更高，包括事故狀態(tài)下的快速恢復(fù)能力也更加重要。
布連電廠鍋爐采用北京巴布科克·威爾科克斯公司制造的B&WB -2082/28.00 -M型超超臨界、螺旋爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、同態(tài)排渣、全鋼架結(jié)構(gòu)、緊身封閉的Ⅱ型鍋爐．鍋爐配有不帶循環(huán)泵的內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)。汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司制造的ZKN660-27/600/600型超超臨界、一次再熱、單軸、三缸二排汽、直接空冷凝器式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)為上海發(fā)電機(jī)廠制造的QFSN-660-2型全封閉、自通風(fēng)、強(qiáng)迫潤(rùn)滑型發(fā)電機(jī)。分散控制系統(tǒng)采用北京國(guó)電智深控制技術(shù)有限公司的EDPF-NT PLUS控制系統(tǒng)。主要輔機(jī)包括送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器、給水泵、增壓風(fēng)機(jī)均為單列配置。北京國(guó)電智深控制技術(shù)有限公司承擔(dān)了適應(yīng)該機(jī)組特點(diǎn)的控制系統(tǒng)的研制丁作。本文主要介紹輔機(jī)單列配置的超超臨界機(jī)組控制特點(diǎn)、適應(yīng)單列輔機(jī)超超臨界機(jī)組特性的控制優(yōu)化方案以及在布連電廠的工程應(yīng)用。
1 單列輔機(jī)超超臨界機(jī)組的控制需求
1.1 控制系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
布連電廠機(jī)組的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行與控制系統(tǒng)密切相關(guān)，控制系統(tǒng)面臨以下方面的挑戰(zhàn)，是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程巾要著重解決的問(wèn)題：
(1)機(jī)組容量大，監(jiān)控規(guī)模大，輔機(jī)單列配置后．機(jī)組對(duì)輔機(jī)運(yùn)行的可靠性更加敏感，需要對(duì)機(jī)組控制系統(tǒng)的可靠性及工程應(yīng)用進(jìn)行全方位設(shè)計(jì)，以保證機(jī)組長(zhǎng)期可靠運(yùn)行：
(2)布連電廠發(fā)電機(jī)組接入電網(wǎng)末端，輸電線路長(zhǎng)．出故障的可能性增大．因此必須研究實(shí)現(xiàn)單列輔機(jī)配置機(jī)組的快速甩負(fù)荷(fast cut back．FCB)保持功能，盡量減少鍋爐啟停次數(shù)。
1.2 單列輔機(jī)超超臨界機(jī)組的控制特點(diǎn)
單列輔機(jī)超超臨界機(jī)組具有如下控制特點(diǎn)：
(1)機(jī)組主要輔機(jī)采用單列配置后，輔機(jī)的運(yùn)行狀況將直接影響整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性及可靠性，輔機(jī)跳機(jī)將導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)。除增壓風(fēng)機(jī)跳機(jī)可以采取輔機(jī)故障減負(fù)荷( run back，RB)措施降低負(fù)荷外．其余所有輔機(jī)跳機(jī)將會(huì)直接觸發(fā)鍋爐主燃料跳閘( master fuel trip，MFT)。
(2)輔機(jī)的輔助設(shè)備如油站、油泵等設(shè)備的運(yùn)行將會(huì)影響輔機(jī)的運(yùn)行，輔機(jī)的輔助設(shè)備在控制系統(tǒng)的重要性將等同于常規(guī)雙列配置機(jī)組的主要輔機(jī)，所以加強(qiáng)輔機(jī)輔助沒(méi)備的監(jiān)控，提高輔機(jī)輔助設(shè)備的可靠性就顯得非常重要。
(3)僅設(shè)計(jì)磨煤機(jī)RB和增壓風(fēng)機(jī)RB邏輯，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器、給水泵跳閘作為主保護(hù)MFT條件。
因此，輔機(jī)單列布置方案對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、安全性、可靠性要求提高。
1.3控制系統(tǒng)優(yōu)化研究總思路
本工程配置的全廠一體化660 MW輔機(jī)單列超超臨界機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍是覆蓋機(jī)組主機(jī)控制、機(jī)組公用系統(tǒng)控制、輔助車(chē)間控制的綜合控制。
為真正實(shí)現(xiàn)660 MW輔機(jī)單列超超臨界機(jī)組全廠一體化自主控制系統(tǒng)，必須對(duì)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、全局可靠性能、控制策略優(yōu)化、廠網(wǎng)協(xié)調(diào)策略方面進(jìn)行研究。根據(jù)主要輔機(jī)單列配置的660 MW容量超超臨界機(jī)組對(duì)分散控制系統(tǒng)(distributed control system，DCS)的應(yīng)用需求，著重從系統(tǒng)全局角度來(lái)研究輔機(jī)單列控制系統(tǒng)的安全可靠性及實(shí)現(xiàn)技術(shù)，針對(duì)輔機(jī)單列機(jī)組的特性和對(duì)控制系統(tǒng)的控制要求的變化．提出提高控制系統(tǒng)可靠性的詳細(xì)方案。
2系統(tǒng)全局的安全可靠性及實(shí)現(xiàn)技術(shù)
系統(tǒng)全局的安全可靠性技術(shù)從控制系統(tǒng)硬件、軟件、工程設(shè)計(jì)各個(gè)方面來(lái)統(tǒng)籌考慮，通過(guò)提升各個(gè)系統(tǒng)的可靠性，并協(xié)調(diào)配置各個(gè)系統(tǒng)，提升控制系統(tǒng)的整體可靠性。
2.1 硬件系統(tǒng)可靠性優(yōu)化技術(shù)措施
本項(xiàng)目對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制器和I/O模塊等硬件都提出了很高的要求，除常規(guī)方案中控制器、I/O模塊等硬件采用了多重防護(hù)技術(shù)、多重隔離技術(shù)、冗余設(shè)計(jì)技術(shù)、高噪聲抑制技術(shù)等外，針對(duì)輔機(jī)單列機(jī)組特點(diǎn)進(jìn)行了提升硬件可靠性創(chuàng)新：
(1)為提高單列輔機(jī)調(diào)節(jié)動(dòng)作可靠性，汽動(dòng)給水泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)的模擬量調(diào)節(jié)指令，采用新研制的支持Hart協(xié)議的冗余AO模件。
(2)針對(duì)重要的調(diào)節(jié)同路，如燃料控制、爐膛壓力控制、一次風(fēng)壓力控制等采用了新研發(fā)的冗余AO模件，滿足相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出點(diǎn)冗余的需求，提高控制可靠性。
研發(fā)的冗余AO輸出模件A08HD實(shí)現(xiàn)了通道級(jí)冗余，提高了卡件交叉故障情況下的冗余效率。兩塊冗余8通道HARTAO模塊與冗余8通道HARTAO專(zhuān)用底座配套使用，構(gòu)成冗余8通道模擬量輸出，每個(gè)通道都支持Hart協(xié)議，冗余模擬量輸出模塊采用的主備冗余輸出模式可克服單通道及單卡件故障導(dǎo)致的輔機(jī)調(diào)節(jié)故障和重要控制回路的調(diào)節(jié)故障。
冗余HART模擬量輸出模塊的使用，降低了控制系統(tǒng)輸出模塊故障導(dǎo)致的重要控制回路和輔機(jī)調(diào)節(jié)失效風(fēng)險(xiǎn)�？刂萍�(jí)I/O冗余技術(shù)的解決，顯著提高了DCS控制級(jí)在數(shù)據(jù)采集和控制實(shí)施方面的可靠性，在示范項(xiàng)目調(diào)試投運(yùn)過(guò)程中控制器和I/O模塊的損壞率小于0.5%。
2.2 完善的實(shí)時(shí)在線智能診斷功能設(shè)計(jì)
單列輔機(jī)超超臨界機(jī)組的監(jiān)控規(guī)模大、對(duì)參數(shù)控制有很高要求，簡(jiǎn)單的參數(shù)的顯示和報(bào)警已經(jīng)很難滿足監(jiān)控要求，迫切需要將主要相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和處理，向運(yùn)行人員明確指出運(yùn)行過(guò)程中的故障和潛在危險(xiǎn)，提出處理措施，直至能給出處理事故的控制指令。
為此本項(xiàng)目研發(fā)的實(shí)時(shí)在線智能診斷系統(tǒng)．針對(duì)輔機(jī)單列機(jī)組特點(diǎn)進(jìn)行了如下優(yōu)化設(shè)計(jì)。
(1)對(duì)報(bào)警等級(jí)優(yōu)化，將常規(guī)的2級(jí)報(bào)警增加到3級(jí)，增強(qiáng)了安全運(yùn)行的預(yù)判功能．及時(shí)提醒運(yùn)行人員采取必要的操作手段干預(yù)。
第1級(jí)：一般子系統(tǒng)的報(bào)警和過(guò)程參數(shù)的小限幅報(bào)警，包括一般設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)反轉(zhuǎn)、普通過(guò)程參數(shù)的小范同越限等：
第2級(jí)：重要輔機(jī)輔助設(shè)備報(bào)警、一般子系統(tǒng)重要信號(hào)報(bào)警，包括輔機(jī)輔助設(shè)備參數(shù)報(bào)警，控制回路手自動(dòng)狀態(tài)反轉(zhuǎn)和電源監(jiān)視報(bào)警等：
第3級(jí)：事件順序記錄( sequence of event．SOE)信號(hào)和機(jī)組級(jí)重要信號(hào)報(bào)警：包含機(jī)組保護(hù)跳閘報(bào)警及臨近跳機(jī)停爐等緊急工況的重要報(bào)警、臨近輔機(jī)跳閘工況的報(bào)警、臨近輔機(jī)的輔助設(shè)備全部跳閘工況的報(bào)警等。
與普通輔機(jī)雙列布置的機(jī)組相比．備用輔機(jī)跳閘報(bào)警等級(jí)由2級(jí)提升為3級(jí)，輔機(jī)輔助設(shè)備的報(bào)警等級(jí)由1級(jí)提升為2級(jí)。
(2)報(bào)警測(cè)點(diǎn)配置優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)測(cè)點(diǎn)對(duì)于機(jī)組運(yùn)行的重要性，對(duì)SOE信號(hào)進(jìn)行了新的設(shè)置、對(duì)單列輔機(jī)的報(bào)警測(cè)點(diǎn)分類(lèi)。
除主要輔機(jī)的跳閘信號(hào)設(shè)置為SOE信號(hào)之外，主要輔機(jī)輔助設(shè)備的信號(hào)也設(shè)置為SOE信號(hào)，如給水泵汽輪機(jī)潤(rùn)滑油主油泵跳閘、事故油泵跳閘信號(hào)設(shè)置為SOE信號(hào)。當(dāng)輔機(jī)輔助設(shè)備故障導(dǎo)致輔機(jī)停機(jī)，進(jìn)而引起停機(jī)停爐時(shí)．可以進(jìn)行事故追憶及故障查詢。
對(duì)單列配置的給水泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器、增壓風(fēng)機(jī)均設(shè)計(jì)光字報(bào)警，光字報(bào)警還包括所有的單列輔機(jī)輔助設(shè)備(見(jiàn)圖1)。同時(shí)將故障報(bào)警類(lèi)型細(xì)分，為運(yùn)行人員快速準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)提供幫助，例如給水泵及小汽輪機(jī)故障細(xì)分為油系統(tǒng)故障、真空故障、振動(dòng)大、軸溫高四類(lèi)．當(dāng)給水泵及小汽輪機(jī)某一軸溫高發(fā)生時(shí)．運(yùn)行人員可快速定位到第四類(lèi)故障，從而找到故障點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)智能診斷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中起到了非常大的運(yùn)行指導(dǎo)作用．能夠有效地及時(shí)報(bào)警．提醒運(yùn)行人員注意設(shè)備的危險(xiǎn)運(yùn)行工況．對(duì)穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行起到很大作用：同時(shí)剔除掉大量的不必要報(bào)警甚至誤報(bào)警信號(hào)，加強(qiáng)了運(yùn)行人員對(duì)報(bào)警的敏感性，有效提高了監(jiān)控的效率。
2.3工程設(shè)計(jì)中提升可靠性的技術(shù)措施
設(shè)計(jì)中對(duì)如下內(nèi)容進(jìn)行了工藝過(guò)程的安全性可靠性設(shè)計(jì)。
2.3.1 鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)
除常規(guī)可靠性設(shè)計(jì)方案之外，根據(jù)單列輔機(jī)機(jī)組特點(diǎn)．主保護(hù)邏輯采用以下幾點(diǎn)提高主保護(hù)系統(tǒng)的可靠性：
(1)跳閘邏輯中的主要輔機(jī)跳閘測(cè)點(diǎn)采用輔機(jī)停機(jī)綜合判斷信號(hào)：
(2) MFT跳閘信號(hào)送至各個(gè)控制器供邏輯引用的信號(hào)有2個(gè)。MFT跳閘網(wǎng)絡(luò)通信軟點(diǎn)、MFT控制器DO至各分布式處理單元(distributedprocess unit．DPU)柜間硬接線、跳閘柜至各DPU柜間硬接線，以上3個(gè)信號(hào)做三取二邏輯判斷后作為MFT跳閘信號(hào)A.此算法處理可降低誤動(dòng)可能性。將MFT跳閘網(wǎng)絡(luò)通信軟點(diǎn)和跳閘柜至各DPU柜間硬接線點(diǎn)2個(gè)信號(hào)做相或邏輯判斷后作為MFT跳閘信號(hào)B.此算法處理可降低拒動(dòng)可能性。如設(shè)備的二次回路中接有MFT跳閘硬接線，則該設(shè)備保護(hù)邏輯中的主保護(hù)跳閘信號(hào)采用MFT跳閘信號(hào)A;如設(shè)備的二次回路中未接有MFI、跳閘硬接線．則該設(shè)備的保護(hù)邏輯中的主保護(hù)跳閘信號(hào)采用MFT跳閘信號(hào)B。經(jīng)過(guò)如上處理既減少了保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)的概率也降低了保護(hù)系統(tǒng)拒動(dòng)的概率，提高了機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定、安全性。
2.3.2輔機(jī)大連鎖保護(hù)設(shè)計(jì)
機(jī)組在停機(jī)時(shí)，為保證鍋爐、汽輪機(jī)、輔機(jī)設(shè)備本體的安全，設(shè)計(jì)主要輔機(jī)設(shè)備之間的聯(lián)鎖保護(hù)，如送風(fēng)機(jī)聯(lián)停引風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器聯(lián)停送、引風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)聯(lián)停增壓風(fēng)機(jī)、低負(fù)荷時(shí)為節(jié)能考慮增壓風(fēng)機(jī)可不啟動(dòng)等。
2.3.3增加單列輔機(jī)熱控測(cè)點(diǎn)的冗余配置
除在設(shè)備及傳感器的選型上，采用高可靠性的產(chǎn)品外．在輔機(jī)設(shè)備的熱控監(jiān)測(cè)設(shè)備配置上，增加單列輔機(jī)冗余度，并采用合理的控制邏輯，可大幅提升可靠性。所有單列輔機(jī)的本體保護(hù)測(cè)點(diǎn)和單列輔機(jī)輔助設(shè)備的重要熱控測(cè)點(diǎn)，均采用冗余配置，杜絕單點(diǎn)保護(hù)且熱控測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循熱工保護(hù)系統(tǒng)的“獨(dú)立性”原則。
此外．在系統(tǒng)熱控測(cè)點(diǎn)合理布置的基礎(chǔ)，進(jìn)一步增加輔助監(jiān)控設(shè)備和熱控測(cè)點(diǎn)，作為監(jiān)視和保護(hù)的輔助手段。將輔機(jī)雙列布置時(shí)配置三冗余熱控測(cè)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)成輔機(jī)單列布置時(shí)配置四重冗余熱控測(cè)點(diǎn)．3個(gè)冗余熱控測(cè)點(diǎn)用于保護(hù)控制邏輯，另1個(gè)熱控測(cè)點(diǎn)兼用于監(jiān)測(cè)。
2.3.4 I/O測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化分配
(1)將輔機(jī)設(shè)備的控制信號(hào)與監(jiān)視信號(hào)分開(kāi)控制器配置，當(dāng)控制測(cè)點(diǎn)所在的控制器失效時(shí)，依據(jù)監(jiān)視信號(hào)可人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)在極端故障狀態(tài)下的處理能力。
(2)針對(duì)重要參數(shù)的不同調(diào)節(jié)設(shè)備分開(kāi)控制器配置．當(dāng)某一控制設(shè)備所在的控制器失效時(shí)，可以利用其他設(shè)備輔助調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)在極端故障狀態(tài)下的處理能力。例如，針對(duì)爐膛負(fù)壓的控制，雙列配置時(shí)，總共裝4個(gè)測(cè)點(diǎn)，其巾右側(cè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)為大量程測(cè)點(diǎn)，其余3個(gè)為小量程測(cè)點(diǎn)，由于小量程測(cè)點(diǎn)其測(cè)量精度較高，將其按三重冗余測(cè)點(diǎn)分配后做控制和保護(hù)專(zhuān)用，但是當(dāng)鍋爐工況發(fā)生大幅度變化后或者控制保護(hù)專(zhuān)用控制器失效后，小量程測(cè)點(diǎn)將失效，監(jiān)控手段將只剩下1個(gè)大量程測(cè)點(diǎn)，故應(yīng)當(dāng)將其分控制器配置。諸如此類(lèi)的優(yōu)化分配涉及所有單列輔機(jī)，包括小汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)點(diǎn)（嚴(yán)格按照保護(hù)用和調(diào)節(jié)用分控制器配置）、風(fēng)量測(cè)點(diǎn)（傳統(tǒng)用于控制和保護(hù)系統(tǒng)的配置為3個(gè)．將其中1個(gè)分到保護(hù)控制器，對(duì)于通信傳輸中造成的200 ms延時(shí)，則在三重冗余巾做相應(yīng)處理）等。
2.3.5單輔機(jī)設(shè)備保護(hù)技術(shù)
在增加冗余度配置、優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)分配、使用冗余AO卡件等措施之后，控制邏輯中如何合理地利用熱控輸入信號(hào)，如何采用先進(jìn)控制策略以正確輸出保護(hù)信號(hào)就非常的重要。針對(duì)單列輔機(jī)的控制特點(diǎn)，采用了如下特殊的控制邏輯。
(1)重要信號(hào)特殊處理算法。開(kāi)發(fā)了針對(duì)重要信號(hào)的處理算法，例如輔機(jī)停機(jī)是MFT主保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)，輔機(jī)停機(jī)信號(hào)判斷的準(zhǔn)確性直接決定了機(jī)組在輔機(jī)故障時(shí)能否正確實(shí)現(xiàn)停爐保護(hù)與輔機(jī)正常運(yùn)行時(shí)能否不發(fā)生誤動(dòng)。本工程對(duì)輔機(jī)停機(jī)信號(hào)進(jìn)行了如下綜合判斷設(shè)計(jì)：送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)停機(jī)綜合判斷信號(hào)均采用電機(jī)運(yùn)行取非信號(hào)、電機(jī)停止信號(hào)、電機(jī)電流低于定值報(bào)警信號(hào)進(jìn)行三取二邏輯判斷：空氣預(yù)熱器停機(jī)綜合判斷信號(hào)采用電機(jī)變頻器運(yùn)行取非信號(hào)或電機(jī)變頻器停止信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)低于定值報(bào)警信號(hào)、電流低于定值報(bào)警信號(hào)進(jìn)行三取二邏輯判斷。保護(hù)邏輯中所有采用輔機(jī)停機(jī)的信號(hào)均采用輔機(jī)停機(jī)綜合判斷信號(hào)，如MFT主保護(hù)單列輔機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)級(jí)，輔機(jī)之間的連鎖保護(hù)．模擬量控制系統(tǒng)( modulating control system，MCS)調(diào)節(jié)手自動(dòng)切換邏輯，輔機(jī)相關(guān)的輔助設(shè)備油泵、
出入口門(mén)等的保護(hù)邏輯，送至脫硫系統(tǒng)的部分信號(hào)等。
(2)雙冗余測(cè)點(diǎn)保護(hù)邏輯。輔機(jī)軸承溫度保護(hù)中許多是雙重化信號(hào)，對(duì)于雙重化配置保護(hù)信號(hào)，可以進(jìn)行雙重化的容錯(cuò)邏輯設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高保護(hù)的可靠性。同時(shí)，2個(gè)溫度信號(hào)之間偏差超過(guò)一定值時(shí)應(yīng)及時(shí)報(bào)警，并應(yīng)盡快檢查且修復(fù)。
(3)三冗余測(cè)點(diǎn)保護(hù)邏輯。單列輔機(jī)的跳閘保護(hù)按三重化冗余原則配置，對(duì)模擬量信號(hào)參與的保護(hù)，設(shè)計(jì)三重化輸入，開(kāi)發(fā)模擬量三冗余算法塊實(shí)現(xiàn)，三者均有效時(shí)取中值、當(dāng)其中1個(gè)測(cè)點(diǎn)失效后自動(dòng)轉(zhuǎn)為二取二、當(dāng)2個(gè)失效后轉(zhuǎn)為單點(diǎn)保護(hù)、任何一個(gè)測(cè)點(diǎn)失效都要在智能診斷系統(tǒng)中發(fā)出報(bào)警提醒運(yùn)行人員注意．
(4)信號(hào)去抖及非線性濾波算法。三大風(fēng)機(jī)等設(shè)備的保護(hù)跳閘邏輯中容易出現(xiàn)高頻干擾信號(hào)．采用濾波算法進(jìn)行信號(hào)處理，可以避免誤跳。例如風(fēng)機(jī)主軸承箱振動(dòng)大跳閘，鑒于振動(dòng)信號(hào)經(jīng)常出現(xiàn)尖峰擾動(dòng)，振動(dòng)危險(xiǎn)輸出的位置應(yīng)該增加延時(shí)濾波，防止尖峰擾動(dòng)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)誤跳閘。再如，對(duì)于保護(hù)邏輯中的熱阻信號(hào)，由于其安裝在設(shè)備本體，存在接觸問(wèn)題，運(yùn)行中往往會(huì)導(dǎo)致溫度信號(hào)異常，為防止信號(hào)誤發(fā)導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)誤跳．在常規(guī)考慮測(cè)點(diǎn)品質(zhì)的基礎(chǔ)上，增加了速率判斷，使控制保護(hù)系統(tǒng)的有效性得到了提高．單列輔機(jī)的運(yùn)行可靠性得到了保障。
設(shè)計(jì)了基于非線性跟蹤微分器( NLTD)的濾波算法，可以從不連續(xù)或帶隨機(jī)噪聲的測(cè)量信號(hào)合理提取連續(xù)信號(hào)及微分信號(hào)，利用非線性跟蹤微分器的頻率特性，設(shè)計(jì)出數(shù)字帶通濾波器．如圖2所示，將2個(gè)NLTD并聯(lián)，并讓它們的2個(gè)x1(t)輸出相減，跟蹤微分器I中用的速度因子r1和跟蹤微分器Ⅱ中用的速度因子r2需滿足不等式r1>r2。通過(guò)調(diào)整r1和r2，使輸出分別呈現(xiàn)高通、中通、低通濾波的特性。
(5)跳閘邏輯輔助判斷。輔機(jī)發(fā)生故障時(shí)，常常會(huì)導(dǎo)致多種監(jiān)控參數(shù)出現(xiàn)異常，綜合利用這些異常變化的參數(shù)來(lái)評(píng)估機(jī)組故障，對(duì)輔機(jī)故障的判斷會(huì)更為準(zhǔn)確，避免因輔機(jī)故障的錯(cuò)誤判斷導(dǎo)致控制系統(tǒng)誤動(dòng)。例如風(fēng)機(jī)軸承進(jìn)油壓力異常后，除壓力測(cè)點(diǎn)變化、進(jìn)油流量變化外，必會(huì)造成供油端軸承溫度的異常，對(duì)于單列輔機(jī)的油壓異常保護(hù)采用供油壓力和軸溫共同判斷，或采用進(jìn)油流量和軸溫共同判斷。
布連電廠1號(hào)機(jī)組于2013年1月31日投運(yùn)2號(hào)機(jī)組于2013年6月27日投運(yùn)．2臺(tái)機(jī)組的順利投運(yùn)開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)全輔機(jī)單列超超臨界機(jī)組的先河。采用單臺(tái)1 00%容量的汽動(dòng)給水泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、增壓分機(jī)和空氣預(yù)熱器的配置方案，給控制系統(tǒng)的配置和邏輯控制方案帶來(lái)較大變動(dòng)和影響，通過(guò)控制系統(tǒng)的優(yōu)化配置、控制邏輯的優(yōu)化設(shè)計(jì)等措施，保障了主要輔機(jī)全單列配置機(jī)組的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。從2臺(tái)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行近2年的情況看，主要輔機(jī)設(shè)備均運(yùn)行穩(wěn)定可靠，整套控制系統(tǒng)的監(jiān)視、保護(hù)、調(diào)節(jié)功能完善穩(wěn)定，從未發(fā)生因單輔機(jī)故障導(dǎo)致停機(jī)停爐事故，從未發(fā)生控制設(shè)備誤動(dòng)拒動(dòng)。
2號(hào)機(jī)組FCB試驗(yàn)成功完成（見(jiàn)圖3），驗(yàn)證了工藝系統(tǒng)和FCB控制策略設(shè)計(jì)合理．適應(yīng)了機(jī)組所在區(qū)域的電網(wǎng)穩(wěn)定性要求。高可靠性的控制系統(tǒng)使整臺(tái)機(jī)組進(jìn)入全自動(dòng)方式運(yùn)行．并能適應(yīng)FCB這種極端特殊工況的擾動(dòng)。
3結(jié)語(yǔ)
本文提出并實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)單列輔機(jī)超超臨界機(jī)組特性的控制優(yōu)化方案，大大提升了機(jī)組控制系統(tǒng)的可靠性。在系統(tǒng)軟硬件、電源、網(wǎng)絡(luò)以及工程設(shè)計(jì)上，采用了優(yōu)化鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)、輔機(jī)及輔機(jī)輔助設(shè)備熱控測(cè)點(diǎn)的冗余配置、采用新型冗余AO卡件、優(yōu)化熱控I/O測(cè)點(diǎn)分配、單輔機(jī)設(shè)備保護(hù)邏輯、在線智能診斷優(yōu)化設(shè)計(jì)等一系列技術(shù)措施，提升控制系統(tǒng)整體可靠性。運(yùn)行實(shí)踐證明．通過(guò)控制系統(tǒng)的優(yōu)化配置、可靠性提升、先進(jìn)控制策略的應(yīng)用，不但有效彌補(bǔ)了輔機(jī)單列配置導(dǎo)致的可靠性降低，而且在控制系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便方面凸現(xiàn)了雙列輔機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)．上述控制系統(tǒng)及控制優(yōu)化方案可完全在日后新建的輔機(jī)單列超（超）臨界機(jī)組中加以應(yīng)用。
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