检测模件

检测模件（精选3篇）

检测模件 篇1

一、前言

在大型机组中, 汽机安全监视系统 (Turbine Supervisory Instrument System, TSI) 是非常重要的。它不仅可以提高劳动生产率和电能质量, 还能降低发电成本, 改善劳动条件, 并为大型机组的安全、经济运行提供了可靠保证。TSI系统能连续地监测汽轮机的各种重要参数, 例如:可对转速、超速保护、偏心、轴振、盖 (瓦) 振、轴位移、胀差、热膨胀等参数进行监测, 帮助运行人员判明机器故障, 使得这些故障在引起严重损坏前能及时遮断汽轮发电机组, 保证机组安全。另外TSI监测信息提供了动平衡和在线诊断数据, 维修人员可通过诊断数据的帮助, 分析可能的机器故障, 帮助提出机器预测维修方案, 预测维修信息能推测出汽轮机的维修需要, 使汽轮机维修更有计划性, 减少维修时间, 其结果是减少了维修费用, 提高了汽轮机组的可用率。

二、系统简介

现有2×600 MW燃煤火力发电机组, 汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的N600-16.7/537-1一次中间再热、4缸4排汽单轴反动凝汽式汽轮机组。小汽轮机为杭州汽轮机厂生产, 型号NK63/71/0, 电泵为沈阳沈泵公司生产, 型号50CHTA/6SP, 大、小汽轮机、电泵的安全监视系统是由美国本特利提供的3500系列振动分析检测系统, 共有3个系统框架组成, 其中大汽轮机振动检测分析框架2个, 小汽轮机及电泵振动检测分析框架1个。小汽轮机及电泵TSI主要测量小汽轮机的振动、转速、键相、轴位移等参数, 测量电泵的瓦振。

三、异常经过及分析

1. 异常现象

3号机负荷稳定在450 MW, 机组在协调方式下运行, AGC (Automatic Generation Control) 投入, 机组各主要参数显示正常。2013年12月23日, 热工人员例行巡检3号机组电子间TSI系统, 发现3号机组大汽轮机TSI模件正常, 小汽轮机及电泵TSI模件柜除框架接口模件、键相模件、输出模件、通信模件正常外, 其他所有检测卡件红色报警灯 (BYPASS, 旁路) 亮起。

2. 检查情况

发现小汽轮机TSI模件异常后, 热工人员办理相关工作票, 做好安全措施后开始对TSI系统进行检查。首先查看了DCS系统小汽轮机及电泵TSI画面, 发现两台小汽轮机及电泵振动、轴位移、键相、转速、偏心等参数显示正常, 其次使用万用表测量各参数的间隙电压, 发现都在DC-9~-11 V的正常范围内, 接着对框架接口模件进行复位后, 故障依然未消失, 最后使用本特利公司提供的3500组态软件连接小汽轮机及电泵TSI框架接口模件后, 发现除A小汽轮机1Y振动通道实时值显示无效异常外, 其他通道的实时值数据显示正常。就地检查A小汽轮机1Y振动测点的前置器、延长电缆及探头, 均未发现异常。初步排除了1Y振动测点故障引起的其他模件报BYPASS的可能。由于所有模件均报BYPASS, 怀疑是公用部分出现故障的可能性最大, 而所有模件均是由框架接口模件管理的, 所以对框架接口模件进行检查成为了消除缺陷的重点。通过3500组态软件调取系统事件记录, 发现有一条信息值得注意, 该信息报的是“HW Rack Alm Inh Active” (报警抑制激活) , 由于框架接口模件后部端子排的报警抑制端子未接线, 怀疑可能是框架接口模件内部报警抑制检测回路出现异常, 由于该错误的检测信息造成所有模件 (BYPASS) 报警。于是对框架接口模件进行了试验, 将框架接口模件拨出后, 报警消失, 最终确信框架接口模件故障导致此异常的发生。

3. 异常原因

异常发生后, 对小汽轮机及电泵TSI模件进行了细致的排查, 最终通过试验, 确定了所有检测模件报警的故障原因是由于框架接口模件内部报警抑制检测回路出现异常所致。

4. 经验教训

检修人员技术水平欠缺, 事件分析能力欠缺, 发生异常后, 不能很快查明事故的原因。设备管理上还存在着盲区, 不能做到心中有数。

5. 防范措施

多学习基础知识, 提高技能水平, 提高事件分析处理能力, 提高安全水平。建立系统的台账, 设备更换要有记录, 设备故障要分类建档, 摸清设备老化规律, 达到治未病的目的。

四、结束语

这是一起非常少见的TSI系统故障, 是由框架接口模件故障引起的所有检测模件切为旁路 (BYPASS) 的异常故障, 十多年来尚属首次。虽然造成的影响不大, 但异常发生的原因却令人深思。一方面暴露出技术人员对TSI系统了解不够深入, 维护技能还很欠缺, 对设备出现故障时可能产生的原因认识不清。另一方面暴露出检修人员在设备基础管理方面, 尤其在控制系统模件类的故障方面还存在着真空地带, 对这类设备方面的管理经验不足, 设备老化规律掌握不够, 还不能做到防患于未然。

摘要：NK63/71/0小汽轮机检测模件报警, 故障原因是框架接口模件内部报警抑制检测回路出现异常所致, 提供消除缺陷的解决方案。

关键词：汽机安全监视系统,报警,检测模件

检测模件 篇2

关键词：跳闸继电器,保护,电源

神华国华北京热电分公司装有两台德国ABB公司生产的DKEH-1DN31型200MW凝汽抽汽式汽轮机, 为提高供热可靠性, 机组配置方式为两炉一机, 四台锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG-410/9.8-YM1型自然循环汽包炉, 两台机组于1999年底投产。

两台机组的控制系统均采用ABB公司的PROCONTROL P型分散控制系统。其中锅炉保护是由Procontrol P系统中的Procontrol PF来实现的。该保护系统采用“三取二”逻辑, 从每个信号的采集、逻辑判断、到跳闸出口均为“三取二”设计配置方式。同时保护系统又设置软保护和硬保护两种, 软保护即通过信号输入模件采集就地仪表的测量信号, 进行滤波、AD转换等信号处理后, 由逻辑运算模件不断地按照既定的程序进行逻辑判断和运算, 如果出现异常工况, 立即发出停止命令, 驱动设备停止继电器去停止设备运行, 从而达到保护设备的目的;硬保护则通过同样的信号处理, 一旦出现异常工况, 立即发出保护指令, 通过跳闸继电器模件的输出去驱动跳闸保护继电器, 使跳闸继电器的线圈失电, 直接切断设备的供电, 从而实现对设备的保护。

2 跳闸继电器控制回路介绍

2.1 跳闸继电器模件说明

每块跳闸继电器模件有9个通道, 前8个通道是控制功能通道, 分别与保护命令输出驱动模件的z18端子连接, 受驱动模件控制。第9通道是特殊功能通道, 作为锅炉被动跳闸使用。跳闸继电器模件采用了相邻三块模件一组的配置方式, 如图3所示。每台锅炉的保护柜中都配有9块跳闸继电器模件, 分别组成三组, 通过三取二判断后, 输出跳闸信号。每块模件有8个控制功能通道, 因此每组最多可提供8个24VDC跳闸信号给跳闸继电器。跳闸继电器模件的24VDC供电电源由保护柜的24VDC电源提供, 通过电源空开进行控制。每相邻三块模件组成一组, 其供电电源都由同一个电源开关控制, 通过此开关来控制继电器模件的失电和断电。图1右侧的三块模件是保护命令输出驱动模件, 中间的三块模件是保护柜KA站跳闸继电器模件。三块继电器模件相同通道的接点互相连接形成三取二的无源接点回路, 图左上角的US和Z端子为继电器模件提供24VDC电源, 图的左下角两根线作为跳闸继电器的24VDC控制电源通过三个跳闸继电器模件进行三取二判断后输出去跳闸继电器回路。

2.2 跳闸继电器回路

每个设备的跳闸继电器一般设计为两个, 如图2所示。两个继电器的线圈端并联或串联, 受跳闸继电器模件驱动。一般情况单向驱动设备这两个继电器输出接点采用常开接点串联方式, 双向驱动设备这两个继电器输出接点采用常闭接点并联, 最后将接点接入设备的电气控制回路。锅炉正常运行时, 两个跳闸继电器的线圈长期处于带电状态, 单向驱动设备的这两个常开接点闭合, 设备处于运行状态, 而双向驱动的设备这两个继电器常闭接点断开, 设备处于运行状态。当跳闸继电器模件输出的24VDC控制电源消失后, 跳闸继电器动作, 跳闸继电器所控制的设备跳闸。

3 跳闸继电器模件控制回路存在的问题

神华国华北京热电#1—#4炉MFT所有跳闸继电器模件的24VDC供电电源均由各自锅炉保护柜的三个电源开关F11、F12、F13控制。其中驱动各层主给粉电源、备用给粉电源以及12个给粉机电源跳闸继电器模件的供电电源都由开关F12控制, 驱动A、B排粉机, 左、右侧主汽门的跳闸继电器模件的供电电源都由开关F13控制。为了保证跳闸继电器模件供电电源的可靠性, 锅炉保护柜的三个电源开关F11、F12、F13的上口供电均设计为两路冗余的24VDC电源, 但经过开关控制后均输出为一路24VDC电源, 在开关故障情况时, 将导致跳闸继电器模件的供电电源失去, 模件停止运行, 模件所控制的设备跳闸。当开关F12故障断开时, 各层给粉电源失去, 12个给粉机全停导致锅炉灭火。当开关F13故障断开时, 左、右侧主汽门的跳闸继电器模件失电, 左、右侧主汽门关闭, 导致锅炉灭火。从上述的分析可以看出, 跳闸继电器模件的供电电源虽然设计为两路冗余电源, 但是并未实现真正的冗余。使系统存在着单个电源控制开关故障而导致锅炉灭火的设计缺陷。

4 针对系统存在的问题提出改造方案

为了保证锅炉的正常运行中, 单一电源开关故障断开时, 不发生锅炉灭火情况, 决定将F11、F12或F13电源开关所控制的设备合理分配。考虑到原设计中F11开关所控制的均为角气阀等锅炉点火过程需要启动的设备, 在锅炉的正常运行中, 即使出现故障也不会对锅炉的运行产生影响, 因此F11开关下控制的设备保持原设计不变, 将F12和F13下所控制的设备合理的分配到三个开关的控制中去。

4.1 给粉机电源控制分配

原设计中, 一、二、三层给粉机电源跳闸继电器模件的供电电源都由开关F12控制, 因此将一层给粉机电源跳闸继电器模件的供电电源改为开关F11控制, 三层给粉机电源跳闸继电器模件的供电电源改为开关F13控制, 实现了一、二、三层给粉机电源跳闸继电器模件供电电源的分开控制。这样做的优点是任一开关故障断开只停止该层给粉机, 不会导致全炉膛灭火。

4.2 给粉电源控制分配

将主给粉电源和备用给粉电源跳闸继电器模件的供电电源分别由开关F12、F13控制, 保证了单一开关故障断开时有一路给粉电源能够正常工作。

4.3 主汽门控制分配

将左侧主汽门和右侧主汽门跳闸继电器模件的供电电源分别由开关F12、F13控制。避免了单一开关故障断开时左、右侧主汽门全部关闭。

4.4 排粉机控制分配

将A排粉机和B排粉机电源跳闸继电器模件的供电电源分别由开关F12、F13控制, 保证了单一开关故障断开时有一台排粉机能够正常工作。

5 改造后的实验及结论

利用机组检修的机会, 按照制定的改造方案分别对1—4锅炉MFT跳闸继电器模件的24VDC供电电源进行了改造, 并在改造后进行了实验。实验的方法是, 首先将锅炉MFT保护复位, 使跳闸继电器模件带电, 然后断开跳闸继电器模件的供电电源开关F11, 检查跳闸继电器模件和跳闸继电器的带电情况, 确认除F11开关所控制的跳闸继电器模件和跳闸继电器失电外, 其它跳闸继电器模件和跳闸继电器均带电后, 将F11开关合闸, 合闸后确认所有跳闸继电器模件和跳闸继电器全部带电。对F12、F13开关进行相同的拉合实验, 跳闸继电器模件和跳闸继电器动作正常。

#1—#4炉锅炉MFT跳闸继电器模件电源改造后, 电源控制开关F11、F12、F13所控制的设备得到了合理的分配, 排除了单一MFT跳闸继电器电源控制开关故障而导致锅炉灭火的安全隐患。

结语

神华国华北京热电锅炉MFT跳闸继电器模件控制电源存在着设计缺陷, 技术人员经过对该系统控制回路的研究分析, 制定出合理的改造方案并进行实施。解决了生产系统的一项安全隐患。通过上述问题提醒我们, 生产系统的设计中存在着一些问题需要技术人员去深入研究并进行优化。

参考文献

[1]ABB系统手册 (内部资料) [Z].

检测模件 篇3

下面将结合核电厂项目设计的实例, 对优选控制模件的基本功能需求和安全级执行器的典型控制方案进行分析, 并提出一种能够满足核电仪控要求的优选控制模件设计方案。

1 优选控制模件设计的基本原则

优选控制模件的设计应遵守以下几项基本原则: (1) 优选模件的设计应与整个数字化仪控系统的设计方案相匹配, 合理设计功能分配和接口; (2) 满足核安全级仪控系统的设计准则, 支持在线定期试验; (3) 采用标准化设计, 保证设计方案能够适用于不同类型的控制对象; (4) 采用基于FPGA技术等硬件描述语言的可编程设备, 以降低软件共模的故障风险。

2 优选控制模件与仪控总体结构的关系

图1为核电厂的仪控系统典型结构。

从上图可以看出, 优选控制模件与下列系统存在直接的物理接口:

紧急操作装置:提供系统级停堆和专设安全驱动 (ESFAS) 的手动保护动作指令。

主保护系统:提供紧急停堆和专设安全驱动的自动指令。

多样化保护系统:采用与保护系统不同的数字化平台, 提供多样化的专设安全驱动自动指令。

控制系统:提供连锁, 顺控等自动控制指令。

此外, 与操纵员工作站存在功能接口:

操纵员工作站:操纵员可通过工作站对执行器进行软手操, 在控制指令由控制系统处理后, 送至优选控制模件。

3 主要功能需求分析

3.1 优选逻辑处理

优选控制模件直接接受来自紧急操作装置、主保护系统、多样化保护系统和控制系统的指令, 其优先级的设置应遵守纵深防御的原则, 同时还要兼顾设计的合理性。

从纵深防御的角度分析可知:控制系统用于维持电厂的正常运行;主保护系统用于阻止事故的演变或限制事故的损失;多样化保护系统用于在计算机化的主保护系统软件发出共模故障的情况下, 为事故处理提供多样化的紧急停堆和专设驱动自动手段;紧急操作装置是为应对数字化仪控系统失效后的手动后备。因此, 控制系统的优先级应为最低, 而主保护系统、多样化保护系统和紧急操作装置都是用于事故处理的系统, 理论上可不区分优先级。但从提高模件设计的灵活性和标准化的角度考虑, 可以在优选控制模件的实际设计中将主保护系统设为最高优先级, 紧急操作装置次之, 多样化保护系统再次之。

因此, 优选控制模件需要提供四组指令输入端口, 其优先顺序如下:主保护系统>紧急操作装置>多样化保护系统>控制系统。

每组控制指令分为开/启和关/停两个方向, 对每一个特定的安全级执行器而言, 其优先顺序可能都不相同, 对此, 在优选控制模件设计时, 需保证一个方向的指令优先级高于另一个方向。至于哪个控制方向优先级高, 可以根据具体的应用来确定。

优选逻辑的基本原理如图2所示。

从图2中可以看出, 具有高优先级的指令必须为保持型信号才能保证优选逻辑的有效性, 这也符合保护动作一经触发必须彻底完成的设计原则。因此, 紧急操作装置、保护系统和多样化保护系统的指令信号均应为保持型。在实际设计中, 紧急操作装置、保护系统和多样化保护系统指令一般均设有专门的保持逻辑, 在保护动作完成后由操纵员根据工况判断是否复位。科技与创新┃Science and Technology&Innovation

对于少数没有设计保持逻辑的, 只要使动作的保护变量超过整定值, 输出指令就一直存在, 直到保护变量低于整定值。

3.2 执行器驱动控制

在核电项目中, 安全级执行器按其驱动方式可分为两大类:

马达驱动:控制命令的保持和中断在马达控制中心实现;执行器可以接受脉冲或保持型的控制指令, 并通常采用脉冲型输出。

电磁阀驱动:控制命令的保持和中断在控制系统中实现;执行器只能接受保持型控制指令。

脉冲逻辑信号处理功能可以在优选控制模件和上游控制系统中实现, 从简化优选模件设计的角度考虑, 本文分析了该功能在上游控制系统中实现的方案。如上文所述, 无论对于何种设备, 紧急操作装置、保护系统和多样化保护系统均为保持型的保护指令输出, 因此主要考虑的是控制系统。

事故后保护动作复位的原则是:操纵员对保护动作的手动复位不会取消或阻止保护动作的完成, 也不会给操纵员提供一种使手动优先于自动系统的简单的操作手段。也就是说, 当保护系统信号消失时, 执行器状态应保持不变, 直到接收到操纵员新的操纵指令或自动控制指令。根据这一要求, 在保护动作出现时, 来自电磁阀保持型指令输出必须与其一致。在控制系统电磁阀驱动控制逻辑中需引入优选控制模件, 最终使指令输出参与保持回路的置位或复位。

通过对优选控制模件的功能分析, 并结合核电厂仪控系统总体结构的特点, 可以总结出电磁驱动类执行器的典型控制方案, 如图3所示。

3.3 定期试验功能

根据核电厂安全级仪控系统的设计准则, 要对执行安全功能的执行器的整个驱动控制回路进行定期试验。定期试验分为闭锁试验和不闭锁试验。其中, 闭锁试验用于测试主保护系统、紧急操作装置和多样化保护系统保护系统至优选控制模件之间的控制回路, 并不触发执行器动作;不闭锁试验用于测试由优选控制模件至现场执行器之间的控制回路, 由操纵员工作站发出试验指令, 真正驱动执行器动作, 通过现场反馈信号确认整个回路是否正常工作。

闭锁试验和不闭锁试验应在优选控制模件中相互衔接, 保证对整个驱动控制回路测试的完整性。为实现这一要求, 优选控制模件设计考虑下列要点: (1) 在模件设置试验中允许逻辑的实际信号与试验信号之间的切换。当保护系统发出真实保护信号时自动终止试验, 不应影响保护系统系统正常功能的执行。 (2) 当设计闭锁试验反馈信号时, 可通过上游系统读回闭锁试验的结果。 (3) 保护回路的试验不会干扰控制系统对执行器的正常控制。

基于上述优选控制模件设计的要点, 优选模件内部逻辑的设计如图4所示。

从图4中可以看出, 在进行闭锁试验时, 优选控制模件输出首先切换至控制系统侧, 执行器接受其控制指令, 而来自优选逻辑的控制指令被断开, 此时执行器保持在试验前一刻的状态。这种设计既保证了试验时来自上游系统的试验信号不会触发执行器动作, 又避免了因电磁阀驱动执行器失去控制信号而发生的掉电动作。

为避免由于试验回路的故障而闭锁真正的保护动作, 试验回路可考虑设计这样几个环节: (1) 试验信号设计为脉冲信号, 避免长时间闭锁优选逻辑输出; (2) 任一保护动作出现均将闭锁试验信号输出; (3) 上述两个方案同样适用于紧急操作装置和多样化保护系统与优选模件之间的信号通道的试验。

4 结束语

综上所述, 优选控制模件设计方案能够很好地适应核电厂数字化仪控系统的结构特点和功能要求, 为安全级执行器的控制、定期试验等提出了合理的解决方案。应该指出的是, 优选控制模件的设计方案并不是只有这样一种。上文中给出的设计方案是在保证满足核电厂仪控设计基本结构和功能要求的前提下, 通过仪控功能在不同子系统间的合理分配, 尽量达到简化优选控制模件设计目的的一种设计方案。实际上也可以考虑在优选控制模件中增加设备控制, 例如命令的保持和中断、执行器状态监视等功能, 使得模件的功能更加丰富、完善, 但这会增加设计和开发的难度。无论采用哪种方案, 都必须从安全级执行器控制的需求出发, 同时充分考虑仪控系统的结构设计、仪控功能分配、人机接口设计和纵深防御等各个方面的因素, 只有这样, 才能保证方案的合理和优化。

摘要：结合核电厂仪控设计实例, 对安全级执行器优选控制模件的基本功能需求进行分析, 提出一种优选控制模件的设计方案, 并以此为基础, 归纳出核电厂安全级执行器的典型控制方案。