[摘要]本文针对韶关发电厂300mw脱硫系统旁路挡板在机组跳闸过程中出现的各种问题,通过对现场设备的改造及对控制回路的优化与调试,用了近三年的时间逐步解决了300mw脱硫系统旁路挡板在机组跳闸时出现的拒动、误动现象。
[关键词]旁路挡板 控制策略优化
一、概述
韶关电厂300mw机组脱硫系统于2006年9月投产,是山东三融环保工程有限公司采用引进德国比晓芙的石灰石-石膏湿法脱硫技术,为10号、11号机组提供高效脱除so2的脱硫系统。在脱硫系统烟道中装有旁路挡板,吸收塔系统运行时入口挡板和出口挡板打开,旁路挡板关闭。当吸收塔系统停运、事故或维修时,入口挡板和出口挡板关闭,旁路挡板全开,烟气通过旁路烟道经烟囱排放,简要系统结构图如下:
二、存在问题
1.现场设备方面
10号机组脱硫系统为双烟道布置,每个烟道只有一个旁路挡板执行机构,11号机组脱硫系统为单烟道也只有一台旁路挡板执行机构,一旦执行机构发生故障,机组停机时,烟气无法排出将会造成严重的后果。
2.控制逻辑方面
旁路挡板原始控制逻辑如图2:(以10号机组为例)
2008年2月3日,10号机组b修后进行脱硫fgd主保护跳闸试验,#1、2旁路烟气挡板门联开后随即又关闭,且频繁动作。检查故障原因如下:
试验前,运行人员将旁路烟气挡板的总操投到“自动”位置,手动将#1、2旁路烟气挡板门单操全关。10号机组旁路烟气挡板执行器有两路控制回路:开关量控制和模拟量控制,其中开关量控制优先级高于模拟量控制。试验前,没有开关量控制信号,由于总操处于“自动”状态,总操输出(模拟量控制信号)跟踪两个单操的输出{y总=(y1+y2)/2},此时y1=y2=0,所以y总=0。
做试验时,打跳增压风机,fgd保护条件动作,即刻超驰联锁开(开关量控制信号)#1、2旁路烟气挡板门,总操和#1旁路烟气挡板门操作器设置指令保持时间是10秒钟,#2旁路烟气挡板门操作器设置指令保持时间是30秒钟,在此时间内,挡板状态反馈回返回复位指令,若状态不能在此时间内返回,操作器报警“操作失败”。当时,#1旁路烟气挡板门开完,#2旁路烟气挡板门开到59%,超驰开指令消失,旁路烟气挡板转由模拟量控制,而模拟量输出y总=0,#1、2旁路烟气挡板门全关。点击确认后,随即再次联开旁路烟气挡板,重复上述过程,出现旁路烟气挡板频繁动作的故障。
上述问题的产生体现出逻辑控制策略方面存在以下问题:
1.旁路烟气挡板开关量总操及单操行程时间设置不当,开关量总操及单操行程时间(10s)小于实际全行程时间,导致脱硫fgd主保护跳闸试验不成功,联开后随即又关闭。
2.进行旁路烟气挡板联锁试验,总操全关投入自动后输出指令保持试验时操作的指令值而不能跟踪原全开指令,试验后必须重新设置模拟量总操输出指令为100%,而运行人员却无法对此指令进行监视。
3.旁路烟气挡板开关量总操器在挂牌禁操时,退出联锁保护。
4.旁路烟气挡板模拟量总操器切至手动时,#1、2旁路烟气挡板单操也切换到联锁(超驰)控制状态,接受板模拟量总操器当前输出指令。#1、2旁路烟气挡板单操只有在总操投自动的情况下才能进行单独操作。
三、解决方案
分别在10号、11号现场各增加两台旁路挡板执行机构,将各烟道叶片分层使用不同的执行机构进行控制,这样大大减少了执行机构故障时旁路挡板无法全开造成重大事故的风险;
在脱硫操作员站增加“紧急事故快开”按钮,实现10号机组4台、11号机组3台旁路挡板的同步快开,并使其操作独立于dcs控制系统以外,可以单独实现其功能;
对两台机组的控制逻辑进行优化,主要包括:
重新设置旁路烟气挡板开关量总操及单操行程时间为30s;
旁路烟气挡板模拟量总操超驰全开信号修改为采用fgd跳闸信号,当fgd跳闸后联开旁路烟气挡板,此时关指令闭锁;
旁路烟气挡板开关量全开全关反馈使用旁路挡板控制板内部全开全关反馈信号,取消就地机械位位反;
在逻辑内增加d/ma功能块,将总操投自动条件闭锁;
恢复旁路烟气挡板模拟量单操投自动功能:
当以下条件均满足才能投入自动运行:①fgd未跳闸;②旁路烟气挡板开关量超驰关指令不存在;③总操投自动;
若下列条件之一出现则退出单操自动状态:①挡板阀位与指令偏差超过±10%;②被调量与sp设定值偏差超过±2000pa;③总操切为手动或旁路烟气挡板电动门超驰全开全关指令存在;④烟气旁路挡板故障;
修改后的逻辑控制图如下(图3为总操逻辑,图4为单操逻辑):
四、遗留问题及优化措施
1.遗留问题
2008年11月、2009年5月分别利用11号机组a修、10号机组b修对两台脱硫系统的旁路挡板进行了上述改造,发现在机组启停、跳闸过程中仍存在一定的问题,主要包括:
(1)2009年9月28日,11号机组脱硫系统跳闸后,由于dcs卡件故障的原因导致旁路挡板模拟量输出指令为0,此时虽然运行人员手动按下硬操紧急快开按钮,但#2、#3执行机构仍然拒动,所以#2、#3旁路挡板快开的超驰功能形同虚设。而11号脱硫#1烟气旁路挡板在机组跳闸后,虽然可以实现快开功能,但在09年9月30日却出现挡板在开度30%-80%左右反馈出现震荡的情况,由于机组运行因此该故障并未进行处理。
(2)2009年10月8日,10号脱硫#3、#4烟气旁路挡板也出现反馈值波动的情况,后来暂时将新增的快开指令短接线取消,挡板故障才消除。
(3)后经过咨询,确认该类型执行机构不具备同时接收开关量及模拟量控制的功能,以往机组运行快开的功能实际上是通过将模拟量指令置100%来实现的,开关量控制信号其实并未起到作用,且暂时未出现故障的执行机构在机组运行过程中也存在以上的安全隐患,故应进一步对逻辑进行修改和完善。
2.优化措施(以11号机组为例)(1)经过对执行机构的试验,确认执行机构本身具备“esd”故障超驰功能,因此将开关量快开指令线接入执行该机构“25、31”端子,此时即使模拟量指令输出为0,旁路挡板仍可实现快开。
(2)11号机组旁路挡板逻辑做如下修改:
取消现场、画面及逻辑中所有关于旁路挡板的开关量操作,旁路挡板的联锁、保护条件通过模拟量控制实现;
在画面增加旁路挡板紧急快开按钮,同时保留硬操盘紧急快开功能,二者分别独立,实现功能相同;
增加旁路挡板快开保护条件首出及旁路挡板关闭允许帮助画面;
旁路挡板模拟量指令进行反量程处理,即dcs ao指令为4ma时挡板全开,指令为20ma时挡板全关;
针对脱硫系统停运时各参数情况重新修改旁路挡板快开的保护条件及定值,如下:
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五、结束语
通过对韶关发电厂10号、11号机组脱硫系统旁路挡板执行机构及控制逻辑的不断改进,彻底解决了旁路挡板在机组运行中存在的重大安全隐患,确保了机组的安全生产。改造的本身也是一个对设备对控制策略不断学习和完善的过程,希望能为设备有类似情况的单位提供一些参考。
参考文献:
[1]rotork执行机构说明书.厂家资料.
[2]上海新华控制系统硬件手册.厂家资料.
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