主再热汽温10分钟内下降50度在FOXBORO IA系统中的应用

【摘 要】蒸汽温度骤降会导致发电机组汽轮机进水、大轴弯曲，对机组的安全运行带来严重危害。本文以国电民权发电有限责任公司2×600MW机组为例，着重介绍了主、再热蒸汽温度在10分钟内突然下降50度自动跳机保护逻辑首次在foxboro ia SERIES控制系统的实施，对其他采用IA SERIES控制系统以及其他DCS系统的电厂实现该功能，都具有借鉴和参考意义。

【关键词】主、再热蒸汽温度；10分钟；50度；IA SERIES控制系统

0 引言

汽轮机组正常运行时，如果主、再热蒸汽温度快速下降，极易产生蒸汽带水现象，水滴在高压状态下冲击高速旋转的汽轮机叶片，容易造成机组振动超标非正常停运、叶片磨损、断裂，严重时甚至引起汽轮机大轴弯曲等重大设备损坏事故。同时，汽温的快速变化，也会导致叶片金属强化的老化，导致强度下降等隐性性能下降。因此，当汽温下降速度超过设定时，系统应该及时提醒运行人员手动调整或停机。

国家电力公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》之第10项《防止汽轮机大轴弯曲、轴瓦烧损事故》第10.1.4.5条规定：“机组正常运行时，主、再热蒸汽温度在10分钟内突然下降50度，应立即打闸停机”。为了更好地贯彻执行二十九项反措的重点要求，保证汽轮机设备的安全，需要实施主、再热蒸汽温度在10分钟内下降50度报警功能，及时提醒运行人员手动遮断汽轮机。

1 逻辑实施困难的原因分析

经过调查发现：区域内使用FOXBORO IA SERIES控制系统的机组，现均未实施主、再热蒸汽温度在10分钟内下降50度报警功能。FOXBORO IA SERIES控制系统中也没有能够直接实施该逻辑的功能组合模块，且DCS系统技术人员也未实施过该功能。

原因分析：

（1）DCS系统作为实时控制系统，只能对实时的数据进行处理，无法调取历史数据进行逻辑运算，如何保存10分钟之内的所有温度数据加上判断是否下降了50度就显得相当困难。

（2）某一固定时刻点与10分钟前时刻点温度的偏差值可以通过延时等特殊处理实现，但如何计算例如8分钟内、5分钟内、1分钟内等各种汽温即已下降50度的情况，却没有比较明确的方法。这也是很多电厂此功能未能实施的制约因素。

2 在FOXBORO IA系统中的实施方案

2.1 数据保存功能实施

利用常用的模拟量输入模块适当修改模块参数设置即可完成10分钟前数据的存贮，一般DCS常用的模块处理的周期为1秒，即每个数据采集模块每秒运行1次（数据运算时间基本忽略不计），数据每秒刷新一次，而将模拟量输入模块的处理周期改为10分钟后，模块每10分钟处理一次（数据运算时间基本忽略不计），这样，10分钟内，模块的输出仍将不变，实现了10分钟的数据保存功能，如A1模块。

2.2 实现某一时刻点与10分钟前温度偏差的计算

同时，使用一个模拟量输入模块A0，设定其处理周期为其默认的1秒，即每秒实时采集，因A1模块输出会在10分钟内保持不变，把A1模块输出与A0模块输出比较，大于50度报警， 就实现了与设定的某一相对固定的时刻点比较（比如13点0分、13时10分、13时20分等等），其后面10分钟，温度下降50度报警功能。

2.3 实现10分钟内温度下降50度报警的功能

实现了与固定某一时刻点比较，后10分钟内温度下降50度报警功能，下一步，就是如何实施任何时刻点、任何小于10分钟时间段内，温度下降50报警。

通过仔细深入研究，发现利用模块处理的相位概念，可以实现模块分批次处理的功能。比如，某一控制器处理周期1秒，其下面模块的处理周期可以为1秒、5 秒、10秒、1MIN、10MIN等。针对10MIN处理一次的模块，一般可以设置其在每0-599相位时处理，即在10分钟内的每1秒到每600秒中任一秒进行处理。

如果不使用相位区分，所有模块均使用默认相位，那么处理周期模块都会同时运行。比如所有10MIN处理一次的模块均在10分钟的第一秒运行，而其余的599秒却没有模块运行。如果同时使用600个10MIN周期的模块，设置其相位分别为0到599，即每1秒分别有1个模块在采集，那就能保证10分钟内的任何一个时刻点，这600个模块当中都有一个是实时采集到的数据。

把这些数据取出最大值后，与每秒处理一次的A0模块输出比较，大于50度报警，即完美的实现了10分钟内下降50度报警的功能。使用600个模块，实现10分钟所有数据采集功能，在DCS画面上增加主、再热蒸汽温度在10分钟内突然下降50度光子牌报警。

如图3，使用600个模块，实现10分钟所有数据采集功能，在DCS画面上增加主、再热蒸汽温度在10分钟内突然下降50度光子牌报警。

3 试验分析

完成逻辑组态工作后，通过实验的方法进行验证，实验结果完全符合要求。2013年09月24日04时54分1号机组燃烧恶化，主蒸汽温度低于460℃汽机跳闸之前，经核对，主蒸汽温度10分钟内下降50度光子牌报警已提前报警，运行人员经过核对温度曲线报警确认无误后，已下达手动打闸的指令，几乎在保护动作的同时，操作员手动打闸信号也已发出，证明了汽温10分钟内突然下降50度逻辑功能的正确性。

4 结论

该报警实施完成后、经机组运行工况证明逻辑功能正确可靠，受到了河南电力试验院技术监督专家的好评。实施主、再热蒸汽温度在10分钟内下降50度报警功能，及时提醒运行人员手动遮断汽轮机，对保障汽轮机的安全运行具有重大的意义。该控制逻辑的实施，对其他采用IA SERIES控制系统以及他DCS系统的电厂实现该功能，都具有借鉴和参考意义。

针对在机组启停和事故过程中，大容量发电机组运行人员需要监视的测点信息较多，我们计划下一步把主、再蒸汽温度参数在一定时间内的变化量以具体参数的形式直观地显示出来，而不是使用被动报警的方式，更好地提醒运行人员及时调整、控制温度，可以更加可靠地提高汽轮机运行的安全性。

【参考文献】

[1]国家电力公司.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]查方兴.I/A SeriesX系统及应用[M].上海福克斯波罗有限公司.