1 引言
三河发电有限责任公司一期安装2台350MW日本三菱机组。DCS系统采用美国MCS公司的MAX1000 +PLUS分散控制系统。锅炉保护系统由日本三菱公司(MHI)提供，由两面控制柜组成，称为锅炉保护盘(BPP-Boiler Protection Panel)，锅炉保护逻辑全部用继电器实现。外系统的信号输入和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十四项保护。

2 汽包水位保护系统分析
2.1 汽包水位及汽包压力的测量
每台机组共有4台汽包压力变送器(设备编号为HAG10CP001、HAG10CP002、HAG10CP003、HAG10CP004)，左右两侧各2台;共有6台汽包水位变送器(设备编号HAG10CL001、HAG10CL002、HAG10CL003、HAG10CL004、HAG10CL005、HAG10CL006)，左右两侧各3台测量示意图如图1所示。

图1 气包压力水位测量示意图

2.2 原汽包水位调节及汽包水位保护情况
原汽包水位高、低保护的逻辑是这样实现的:三个汽包水位变送器(HAG10CL003、HAG10CL004、HAG10CL005)和三个汽包压力变送器(HAG10CP002、HAG10CP003、HAG10CP004)来的信号通过分配器一路接入机组转换盘柜(UTP-Unit Transducer Panel)中,另一路接入DCS系统中。在机组转换UTP盘柜(UTP)中，三个汽包水位变送器的信号经过三取中模件选择出一个中间值，用三个汽包压力变送器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MFT停炉。既原汽包水位保护逻辑采用的是三取中逻辑。
原汽包水位保护模拟信号流程如图2所示:

图2 原汽包水位保护模拟信号流程

汽包水位信号用于调节情况是这样的:由UTP到DCS的三个汽包水位信号(HAG10CL003、HAG10CL004、HAG10CL005)和三个汽包压力信号(HAG10CP002、HAG10CP003、HAG10CP004)分别通过三取中运算后，再进行压力修正运算;另三个就地到DCS的汽包水位信号(HAG10CL001、HAG10CL002、HAG10CL006)和一个就地到DCS的汽包压力信号(HAG10CP001)及二个UTP到DCS的汽包压力信号(HAG10CP002、HAG10CP003)分别通过三取中运算后，再进行压力修正运算。这两路经过压力修正的水位信号取平均后，再参与PID调节运算，输出执行信号到电泵和汽泵进行水位调节。
2.3 原汽包水位保护的问题
国家电力公司2000-9-28发布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中<8防止锅炉汽包满水和缺水事故>第8.8.1条规定: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。而我厂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》中的规定不相符。三取二、三取中逻辑在概率统计上来说都比较先进，但在输入信号有故障的情况下，三取二能自动进行逻辑转换，而三取中则不能，存在发生误动的隐患。另外，我厂冬季发生过汽包水位变送器因测量管路冻结而故障的情况，致使汽包水位保护不得不退出运行，严重影响机组的安全。

3 汽包水位保护三取二逻辑的实现
根据上述规定，初步计划用原来的UTP盘中硬件设备搭接实现三取二逻辑，但由于UTP盘中用分配器、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，最后决定在DCS系统中实现，因为DCS系统可靠性高，且能对变送器来的4~20mADC信号进行分析继而判断变送器是否故障，便于逻辑实现。
改造方案内容包括: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;一取一逻辑的转换;相关画面的显示;相关报警的输出;改造后的检验措施等内容相关逻辑原理如图3所示。

图3 三取二逻辑原理

汽包水位保护三取二逻辑改造后模拟信号流程(参见下图):三个汽包压力信号(HAG10CP002、HAG10 CP003、HAG10CP004)在DCS系统中通过三取中运算后得到的值，分别对三个汽包水位信号(HAG10CL001、HAG10CL002、HAG10CL006)进行压力修正运算，得到的修正值和设定值在DCS系统中进行比较运算，如果修正值超过高或低设定值的范围，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、一取一逻辑转换，及操作员画面(CRT)相关报警输出参见图4所示。DCS系统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。若三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。若三个变送器都故障，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。若有且只有二个变送器故障，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。图5为汽包水位低二值保护信号的形成。图6为汽包水位高二值保护信号的形成。

图4 逻辑转换及操作员画面(CRT)相关报警输出

图5 汽包水位低二值保护信号的形成

图6 汽包水位高二值保护信号的形成

4 结束语
汽包水位保护的重要性不言而喻，通过在DCS系统中进行三取二逻辑的改造，有效防止水位保护拒动和误动，避免事故的发生，确保机组长周期安全、稳定运行。另外，通过操作员画面(CRT)上相关报警输出能有效地监视保护运行的情况，一旦变送器出现故障，能及时发现进行处理，继而对保护系统进行了及时有效的维护。