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沙角C发电厂循环水控制系统分析及改进           
沙角C发电厂循环水控制系统分析及改进
作者:佚名 文章来源:不详 点击数: 更新时间:2008-9-24 10:23:46
李壮扬,宁立明,刘吉文
沙角C发电厂,广东东莞511767   沙角C电厂3台660 MW机组,每台机组配2台循环水泵,系统设计为无人值班,由A-B公司提供的可编程控制器(PLC)进行全自动控制,其中旋转滤网及冲洗水泵采用A-B公司提供的模块式I/O控制器(SLC500)进行控制;循环水泵控制系统则采用该公司的PLC-5/25可编程控制器,系统处理器为冗余配置,可靠性较高。
  沙角C电厂投产以来,多次出现循环水系统故障导致机组跳闸,造成全厂对外停电的重大事故,严重暴露出设计中存在的问题,其中原因有控制逻辑不完善、原设计思想的问题。因此,要保障机组的安全运行,完善该系统的设计至关重要。
  经过仔细的调查分析,发现原设计不合理之处在:旋转滤网的启停逻辑问题和循环水泵的跳闸逻辑问题,下面就上述问题进行详细的分析。

1 旋转滤网控制逻辑分析及改进
1.1 
  改进前旋转滤网的启停逻辑见图1所示。当旋转滤网差压在2 450 Pa和3 430 Pa之间以及旋转滤网差压小于2 450 Pa并且延时24 h后,启动滤网低速运行;当旋转滤网差压大于3 430 Pa,启动滤网高速运行。当旋转滤网差压小于1 960 Pa并且延时15 min后,滤网停止运行。


1.2 
  在实际运行过程中,旋转滤网经常出现因过力矩而无法投运的故障,经过分析发现导致滤网故障的原因有:

  a)滤网差压取样管堵塞,信号失效,使滤网无法自动,导致滤网差压极高,因阻力过大,自动或手动都无法启动;
  b)原逻辑中,自动启动滤网的差压设置太高,在海水杂物较多时,使得滤网过力矩而无法启动的可能性增大;
  c)循环水泵停运时,一般情况下滤网差压不会变化,滤网自动启动的时间间隔应比循环水泵运行时有所延长,从而在保证安全的前提下,提高经济性和延长滤网寿命。
1.3 
  为了解决以上存在的问题,采用如图2所示方案:
  a)在循环水泵运行的情况下,若对应的滤网差压大于1 960 Pa,或滤网停运延时1 h后,滤网自动启动,防止滤网堵塞;
  b)降低自动启动滤网的差压设置,在较低负荷下,即旋转滤网差压大于1 960 Pa时启动旋转滤网,防止负荷过高而难于启动
  c)若循环水泵停止运行,则对应的旋转滤网应每隔8 h启动一次。


1.4 
  改进前,旋转滤网经常因机械卡死或负荷过大原因跳闸或启动不了,多次造成因循环水泵跳闸甚至机组停运的事故。改进后,因综合考虑了多方因素,在任何情况下均能自动启动滤网运行,杜绝了因过负荷、滤网机械卡死而引起滤网故障的情况发
生,从而大大提高了旋转滤网运行的可靠性,确保机组的安全。

2 循环水泵跳闸逻辑的分析及改进
2.1 
  改进前循环水泵跳闸逻辑如图3所示,若以下8个条件中任何一条件出现问题,都会导致循环水泵跳闸。  

2.2 
  该逻辑理论上是合理可行的,但在实际运行中是否可靠呢?1998年7月,沙角C电厂发生的全厂停电事故暴露了逻辑中的缺陷问题。当日,UPS电源发生故障,在电源的切换过程中,1,2号机组(3号机组在小修中)的循环水泵全部跳闸,造成全厂对外停电的事故。经过仔细分析和多次模拟实验,终于查出了原因:循环水泵跳闸是可编程控制器(PLC)控制柜因瞬间停送电而引起的。
  控制柜停电后,其模拟量输入卡的组态值随之丢失,组态值是一组数据表,用来定制输入数据。在可编程控制器(PLC)恢复送电的过程中,因热电阻输入卡的组态数据错误,例如通道范围的选择,数据滤波格式,定时采样等重要数据可能与实际所需不符,这样经过该卡处理过的输入信号也是错误的,该错误信号超过跳闸设定值,则导致循环水泵跳闸。这也可以用信号滤波公式验证。
  Yn=Yn1+[0.02/(0.1+Ta)](Xn-Yn1).

式中 Yn———当前输出滤波的峰值电压,V;

    Yn1———上一次输出滤波的峰值电压,V;

    Ta———数字滤波时间常数,s;
    Xn———当前输入的不滤波的峰值电压,V。
  在正常运行条件下,当机柜瞬间停电时Yn1=0且热电阻输入卡的采样时间与可编程控制器(PLC)处理器程序回路的扫描时间不同的原因,同时模板通道校正时间及数字滤波时间常数若选用不当,即会在停送电瞬间出现错误的测量值,引起电动机绕组温度大于130℃,造成循环水泵跳闸。
2.3 
  通过对逻辑图的分析,充分了解可编程控制器(PLC)硬件和软件性能参数后,确定修改方案如下:利用可编程控制器(PLC)本身自检的特点,取I/O机架故障信号延时作为电动机绕组温度跳闸信号的闭锁条件,即机架故障或I/O卡送电后5 s之内电动机绕组温度跳闸信号不起作用,以消除电动机绕组温度误信号的干扰。改进后程序见图4所示。


2.4 
  a)不论可编程控制器(PLC)系统停送电时,泵的启停逻辑均不会受瞬间误信号或受瞬间现场信号的干扰,从而提高了其输入信号的可靠性和稳定性;
  b)方便维护、检修,若I/O卡或可编程控制器(PLC)故障需停电检修时,不会影响机组的安全运行;
  c)杜绝因瞬间停送电而引起机组停运的重大事故。

3 结束语
  一套控制系统,在实际运行过程中,多少会出现一些问题,在我们日常维护过程中,要对各种异常现象进行细致的分析,或许可发现其中隐藏的重大缺陷,再进行审慎的修改。只有这样,我们的系统才能日益完善,并趋向合理和可靠,机组的安全经济运行也有更好的保障。

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