MFT跳闸继电器模件控制电源改造分析

王晶晶

(神华国华北京热电分公司,北京 100025)

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

图1 保护输出继电器模件接线图

图2 跳闸继电器接线图

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。

图3 跳闸继电器模件布置

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。

[1]ABB系统手册（内部资料） [Z].

[2]刘永红.锅炉MFT硬继电器回路可靠性分析与改造[J].陕西电力，2010（03）.