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    顏映暉（1974-）
女，河南平頂山人，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，（河南平頂山神馬尼龍化工有限公司儀表廠，河南 平頂山  467000），從事自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和技術(shù)改造工作。

摘要：本文介紹了神馬尼龍化工儀表廠240T/H流化床鍋爐的MFT 在DCS以及硬回路的邏輯設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：鍋爐；DCS；MFT邏輯設(shè)計(jì)

Abstract: This paper introduces the MFT logical design for 240T/H CFB boiler in DCS and hard loop in Shenma Nylon Chemical Plant.

Key words: Boiler; DCS; MFT Logical Design

1 引言

    鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)furnace safeguard supervisory system(簡稱FSSS)。是大型電力發(fā)電廠一個(gè)極其重要的裝置，它本質(zhì)是當(dāng)鍋爐滅火時(shí)，防止鍋爐的任何部分積聚燃料和爆炸性混合物，保護(hù)鍋爐不發(fā)生內(nèi)爆或外爆而采取監(jiān)視和控制措施的自動系統(tǒng)。MFT（Main Fule Trip）即主燃料跳閘，它是FSSS的核心功能，是保障大型鍋爐爐安全運(yùn)行的重要手段。它可在鍋爐正常運(yùn)行、啟動和停止階段連續(xù)監(jiān)視燃燒系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在燃燒不穩(wěn)時(shí)發(fā)出報(bào)警，異常熄火時(shí)，可自動緊急停爐，防止鍋爐爆炸。

2 基于DCS系統(tǒng)的 MFT邏輯設(shè)計(jì)

    目前DCS在電站控制領(lǐng)域覆蓋面越來越廣，隨著DCS系統(tǒng)的邏輯處理能力的提高，功能的增強(qiáng)，DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力已不是邏輯設(shè)計(jì)的限制因素。DCS系統(tǒng)的控制邏輯可以設(shè)計(jì)成任何復(fù)雜程度。應(yīng)用DCS系統(tǒng)制作的鍋爐保護(hù)系統(tǒng)也越來越廣泛。

    2.1 鍋爐簡介

    神馬尼龍化工儀表廠于2006年新上一套240T/H循環(huán)流化床鍋爐，采用的是濟(jì)南鍋爐廠生產(chǎn)的中溫中壓鍋爐，生產(chǎn)中低壓蒸汽供給后續(xù)工序使用。DCS控制系統(tǒng)采用的是日本橫河CS3000系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、過程控制、順序控制、報(bào)警檢測、MFT等功能。

    2.2 MFT 在DCS系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

    MFT主燃料跳閘信號是鍋爐最主要的保護(hù)信號，它動作后能切斷所有燃料，并將危急信號發(fā)給各個(gè)系統(tǒng)聯(lián)鎖停相關(guān)設(shè)備，進(jìn)行必要的安全操作，同時(shí)顯示引起MFT的原因，并將主燃料跳閘信號維持到下次鍋爐啟動，并且只有在鍋爐爐膛吹掃完成后才會自動解除記憶。

    2.2.1  MFT跳閘邏輯設(shè)計(jì)

    橫河CS3000系統(tǒng)在組態(tài)中采用邏輯功能塊LC64實(shí)現(xiàn)MFT邏輯功能。跳閘條件如下：

    （1）一次風(fēng)機(jī)跳閘；

    （2）二次風(fēng)機(jī)跳閘；

    （3）全部引風(fēng)機(jī)跳閘；

    （4）床溫高高（床溫大于1080℃，延時(shí)10秒。床溫取10個(gè)床溫測量信號非IOP開路好信號的平均值）；

    （5）床溫低低（床溫小于650℃，不加延時(shí)。床溫取10個(gè)床溫測量信號非IOP開路好信號的平均值）；

    （6）爐膛出口壓力高高（兩個(gè)變送器信號取平均值作為爐膛壓力）；

    （7）爐膛出口壓力低低（兩個(gè)變送器信號取平均值作為爐膛壓力）；

    （8）汽包水位高高（汽包水位由三個(gè)變送器信號處理后取中為汽包水位）；
   
    （9）汽包水位低低（汽包水位由三個(gè)變送器信號處理后取中為汽包水位）；

    （10）手動MFT（來自操作臺按鈕）；

    操作臺兩個(gè)按鈕同時(shí)按下產(chǎn)生MFT，在按下的同時(shí)，產(chǎn)生四個(gè)硬接線信號，二個(gè)硬接線信號送MFT跳閘繼電器柜(2個(gè)硬接線信號 “與”)，另二個(gè)硬接線信號送DCS邏輯(2個(gè)硬接線信號 “與”)。MFT動作后DCS發(fā)出停4臺給煤機(jī)及關(guān)燃油切斷閥指令。

    LC64邏輯塊設(shè)計(jì)如下：

3 MFT動作硬控制回路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

    雖然神馬尼龍化工儀表廠循環(huán)流化鍋爐應(yīng)用DCS系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)MFT功能，在數(shù)據(jù)處理能力上及邏輯設(shè)計(jì)上已完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但DCS系統(tǒng)本身的可靠性在鍋爐安全系統(tǒng)中也是必須要著重考慮到的問題，尤其是DCS系統(tǒng)關(guān)鍵的冗余器件同時(shí)故障時(shí)，比如失電、控制器死機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口故障等等造成控制器失效或者冗余控制器均脫離雙網(wǎng)且無法自恢復(fù)等等，此時(shí)通過DCS系統(tǒng)就無法實(shí)現(xiàn)MFT功能。為此該廠熱電鍋爐在設(shè)計(jì)上還增加了MFT硬控制回路設(shè)計(jì)來保障鍋爐的安全。
 
    3.1 MFT動作繼電器跳閘回路的設(shè)計(jì)

    MFT硬控制回路輸出的設(shè)計(jì)在鍋爐保護(hù)設(shè)計(jì)中極為重要，神馬尼龍化工儀表廠的硬接線MFT按照220VAC和220VDC兩個(gè)硬回路設(shè)計(jì)，采取任一回路勵(lì)磁跳閘的原則，MFT出口到每個(gè)硬回路三接點(diǎn)作三取二處理。MFT動作后切斷所有進(jìn)入爐膛的燃料。

    圖3為硬接線MFT設(shè)計(jì)范圍及相互關(guān)系示意圖，虛線框內(nèi)為MFT硬接線部分。

圖3   硬接線MFT設(shè)計(jì)范圍及相互關(guān)系

    考慮了DCS系統(tǒng)故障工況，直接MFT跳閘回路完全由硬接線實(shí)現(xiàn)跳閘控制邏輯，跳閘功能能保證鍋爐在緊急工況下切斷所有燃料的供料設(shè)備。在直接MFT設(shè)計(jì)中綜合考慮了以下因素。

    3.1.1   電源

    當(dāng)重要電源發(fā)生故障，將直接影響保護(hù)邏輯和其他控制邏輯的正常工作，因此，在MFT保護(hù)回路中采用兩路獨(dú)立于DCS的DC220V（或DC110V）直流電源，二路電源互為冗余，可以實(shí)現(xiàn)自動投切，任何一路電源的故障都不會影響系統(tǒng)的保護(hù)功能。當(dāng)雙路電源均失去時(shí)，則直接觸發(fā)MFT跳閘。

    3.1.2   跳閘信號

    由FCS控制站輸出的MFT跳閘信號，先實(shí)現(xiàn)了“硬”三取二邏輯，經(jīng)過MFT繼電器回路，F(xiàn)CS系統(tǒng)輸出的三路獨(dú)立的信號分別取自FCS控制站不同的開關(guān)量輸出卡件。

    3.1.3   冗余設(shè)計(jì)

    直接MFT跳閘總出口的兩只繼電器采用冗余設(shè)計(jì)，分別接受來自主控臺上一對MFT跳閘按鈕和DCS輸出三取二的接點(diǎn)。

    其中，操作臺手動急停按鈕有兩個(gè)，一對按鈕的各自兩副接點(diǎn)兩兩串聯(lián)后分別接至兩只MFT跳閘出口繼電器的跳閘閉合線圈。既可防誤動，又可在緊急狀況下保證鍋爐安全停爐。

    3.2  保護(hù)動作安全性

    3.2.1  MFT保持

    在邏輯回路中，采用了保護(hù)跳閘的動作保持設(shè)計(jì)，當(dāng)MFT 保護(hù)發(fā)生時(shí)，跳閘繼電器一直處于跳閘位置，保持動作的延續(xù)性，保證鍋爐的安全。

    3.2.2   MFT復(fù)歸

    DCS提供一路由FCS控制站來的“吹掃完成”信號輸出到繼電器跳閘回路中，作為 “MFT復(fù)歸”條件。當(dāng)吹掃完成后才能啟用保護(hù)跳閘功能，這是對鍋爐的安全保證措施。

    3.2.3   繼電器常開常閉的選取原則

    因?yàn)椤笆щ娞l”方式使跳閘繼電器線圈長期帶電工作，對繼電器的工作壽命和彈簧觸點(diǎn)工作的穩(wěn)定性、可靠性存在不確定因素，因此在對電源已經(jīng)做了充分的安全保障性的考慮和設(shè)計(jì)的情況下，神馬尼龍化工儀表廠MFT跳閘繼電器采用的是“得電跳閘”方式。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，所監(jiān)控的設(shè)備繼電器線圈帶電，接點(diǎn)閉合，鍋爐跳閘。同理，產(chǎn)生MFT的信號基本上是采用此方式。

4 結(jié)束語

    隨著神馬尼龍化工儀表廠240T/H鍋爐正式投入運(yùn)行，近一年來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。該廠采用的這套DCS邏輯加硬繼電器回路的MFT系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)了保障鍋爐安全的作用。實(shí)踐證明，選用DCS系統(tǒng)進(jìn)行MFT鍋爐保護(hù)系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)，不僅節(jié)省了大量的成本，同時(shí)也簡化了現(xiàn)場的繼電器回路等的硬接線，減少了由繼電器故障造成MFT誤動作的可能。由于同時(shí)又采用了硬接線MFT設(shè)計(jì)，就算在DCS系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，也有了可靠的后備保障。

參考文獻(xiàn)：

    [1]余薔.新型FSSS在廣州石化動力廠鍋爐上的應(yīng)用.華北電力技術(shù),2001,(6). 

    [2]楊麗梅.FSSS系統(tǒng)在新海發(fā)電廠的改進(jìn). 湖南電力,2002,(4).

    [3]郭瑞，張宏.FSSS的調(diào)試與改進(jìn).電力建設(shè),2006,(6).

其它作者：

    寧冬彥 （1974-），女，河南平頂山人，專科學(xué)歷，從事自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和技術(shù)改造工作。