关于MFT控制逻辑及硬回路的合理设置分析

辛 岩，徐 兵，张秋慧，周 博

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司检修公司，辽宁 沈阳 110006；3. 国网沈阳供电公司，辽宁 沈阳 110003)

1 概述

目前发电企业已进入大机组、高参数、高自动化阶段[1]，单元火力发电机组的设计中，大都采用DCS来完成MFT功能，随着DCS系统不断成熟与完善，为MFT的实现提供了可靠的保障，在实际的调试运行过程中，当出现危险情况时，MFT系统能及时动作，切断主燃料并且动作相关设备，这种典型的MFT系统可以有效实现对锅炉的保护[2]。MFT动作将快速切断所有进入炉膛的燃料，即切断所有煤或者油的输入，并送信号给其他设备，以保证锅炉的安全，避免事故的发生或限制事故进一步扩大[3]。

现代大型火电机组大多设有MFT保护，并且采用DCS控制逻辑及硬跳闸回路2路保护设置，只要其中任何一路保护动作，MFT保护功能就会动作，保证机组快速安全停止，保护机组安全。但由于机组投运的时间不同，机组型号的不同，以及机组DCS控制设备不同，导致MFT设置不尽相同，有些甚至设置错误，无法保证机组安全。本文通过分析不同电厂MFT设置，根据规程的要求，阐述MFT软件及硬件的合理设置方式。

2 MFT软件与硬件设置之间的联系

现代大型火电机组通常采用软件与硬件2套保护设置，当其中任何一路动作时，其保护功能就应该动作。软件设置通常由DCS控制逻辑实现，DCS控制系统通过对不同信号的处理，设置必要的跳闸条件，当其中任一跳闸条件满足时，MFT就应动作，其动作信号通过DCS控制逻辑，采用DCS内部通信或者盘间硬接线的方式来触发相应的设备跳闸，并输出MFT跳闸信号。硬件设置通常采用硬跳闸继电器柜来实现，触发硬跳闸柜动作的信号一般有3个：DCS发出的MFT跳闸信号、手动MFT信号、FSSS主保护控制柜失电信号，当任何一个信号满足时，硬跳闸柜触发动作，并通过硬跳闸柜的继电器输出，停止或关闭相关的设备，实现MFT保护功能。这样的设置既能保证机组在失去硬跳闸柜时，能通过DCS控制逻辑实现跳闸功能，又能保证在失去FSSS主保护控制时，通过运行手动跳闸按钮触发硬跳闸继电器柜动作，实现保护功能，保证2套设置彼此独立又相互联系，确保MFT跳闸功能的可靠性，为机组安全提供保障。

3 MFT软件控制逻辑设置

对不同机组，由于机组型号不同，点火方式不同，其MFT控制跳闸逻辑也不相同，但对于大多数机组而言，其跳闸条件至少包括以下几种保护。

a. 手动停炉按扭。

b. 全炉膛火焰丧失。

c. 炉膛压力过高/过低。

d. 汽包水位过高/过低(汽包炉)。

e. 给水泵全停或给水流量过低(直流炉)。

f. 全部送风机停运。

g. 全部引风机停运。

h. 煤粉燃烧器投运时，全部一次风机停运(中速磨制粉系统)。

i. 燃料全部中断。

j. 总风量过低。

k. 脱硫跳闸。

针对上述必要条件，在DCS控制逻辑中合理设置跳闸条件。

a. 手动停炉按扭。运行人员通过按下操作盘的两个MFT动作按钮来实现跳闸功能，其控制逻辑如图1。

图1 手动停炉按扭逻辑图

b. 全炉膛火焰丧失。在锅炉点火之后，若火检火焰全部丧失，则发出跳闸信号，其控制逻辑中全部油火焰无火如图2所示，全部煤火焰无火如图3所示，失去全部火焰如图4所示。

图2 全部油火焰无火逻辑图

图3 全部煤火焰无火逻辑图

图4 全部火焰无火逻辑图

c. 全部送风机停运。当全部送风机停止时，触发MFT跳闸，控制逻辑如图5所示。

图5 全部送风机停运逻辑图

d. 炉膛压力过高。当炉膛压力过高时，触发MFT跳闸，控制逻辑如图6所示。

图6 炉膛压力过高逻辑图

e. 燃料全部中断。在锅炉点火之后，若煤层和油层燃料全部丧失，则发出跳闸信号，其控制逻辑如图7所示。

图7 燃料全部中断逻辑图

4 MFT硬跳闸柜设置

根据规程要求，锅炉MFT发生后，必须经炉膛吹扫后，方可进行锅炉点火。并可保证当DCS完全失灵后，仍能满足上述要求。因此，对MFT跳闸控制逻辑的硬接线回路及其相应的控制逻辑，应满足如下要求。

a. DO通道的设置。3个DO点应分别位于3个DO卡件中，且尽可能在不同的分支或框架内，以保证冗余的可靠性。

b. 硬接线控制逻辑的设置。能保证当DCS失灵(死机)后，当手动紧急停炉按扭指令发出后，跳闸继电器可实现自保持。

典型的硬回路原理如图8所示。

图8 MFT硬回路原理图

需要注意的是，MFT动作后，其跳闸继电器至少必须保证要有3 min的合闸状态，以保证跳闸后的所有联锁被可靠执行。另外，为满足机组检修时的需要，在必要时人工复位硬跳闸柜，保证设备能够正常调试。为实现上述功能，有2种设置方式。第1种是利用继电器回路实现自保持，在回路中增加自保持继电器或者输出继电器选择带复位功能的继电器，当触发MFT的信号发出时，硬跳闸柜动作并且实现自保持，只有复位信号且无跳闸信号时，硬跳闸柜复位，在检修时，可以人工进行复位，满足调试的要求。另一种是硬跳闸柜不能实现自保持，这样必须保证触发硬跳闸柜的信号至少保持3 min，保证跳闸设备能够正确跳闸，3 min后自动复位。

复位指令的设置：对于带自保持功能的硬跳闸柜，其复位指令必须由DCS发出“吹扫完成”信号后才能复位，如图9所示。但在检修时，需要进行人工复位，这样就需要必要的按钮或者人为短接复位节点来实现复位功能。

图9 MFT复位逻辑图

5 软、硬件常见的问题及解决方法

5.1 软件

a. 信号的选取要采用冗余的原则，既要信号测点数量冗余，又要保证信号测点的通道冗余。例如，全部送风机全停或全部引风机全停，早期的机组只选择风机的停止信号“与”的方式作为保护输出，一旦因为电气原因或者测点接线松动，极易造成信号无法发出，导致保护拒动。合理的设置方式是选择风机的停止信号、风机运行信号的“非”、风机的电流低信号，这3个信号进行三取二作为保护输出，这样的设置保证了信号的冗余性，有效保证了保护的拒动和误动的合理性。

b. MFT控制逻辑总出口要用到RS触发器，其功能必须要设置为S端优先的触发器。若用R端优先的触发器，会导致复位信号优先于置位端，在一些特殊情况下会导致MFT没有进行实际的吹扫就复位，这是不符合要求的，设置为S端优先，就会避免这样的问题，保证在有跳闸条件的情况下不会复位MFT跳闸指令。

c. MFT复位信号必须是吹扫完成信号，或者吹扫完成“与”人工复位信号。机组发生MFT跳闸后，管道内有残存的可燃物，MFT不通过人工吹扫而人工直接复位，极端情况下会导致机组爆燃，对机组的安全造成极大的威胁。另外，规程上也有明确的要求，必须进行吹扫后进行复位。

5.2 硬跳闸柜

a. 触发信号只选取DCS控制逻辑中MFT跳闸信号输出。这种设置方式，只有在DCS控制逻辑正常的情况下才能起作用，当DCS中的FSSS控制柜失电或者故障，硬跳闸柜将失去作用，无法满足硬件与软件相对独立的原则。要增加FSSS控制柜失电和运行MFT操作按钮这2个信号，保证在DCS失灵或者失电的情况下，运行人员可进行人为干预，保证在极端情况下仍能实现MFT跳闸功能。

b. 硬跳闸柜电源要设置合理。硬跳闸柜一般采用1套硬件跳闸2路冗余电源，或者2套硬件跳闸2路冗余电源的配置方式，电源一般选择220 V交流电或110 V直流电。不管用哪种方式，必须保证不能因为1路电源失电而导致跳闸功能失灵。对于1套硬件跳闸2路冗余电源的配置，可以让电源冗余，只要任一1路电源正常就能保证硬跳闸柜正常动作；对于2套硬件跳闸2路冗余电源的配置，可以让其中1路电源为其中1套硬件供电，另外1套电源对应另外1套的设置方式。

c. 硬跳闸柜应选择带电跳闸方式。若选择失电跳闸方式，一旦硬跳闸柜失电就会导致MFT动作，机组误动，对机组的安全运行造成威胁。选择带电跳闸，硬跳闸柜失电后DCS控制逻辑还在起作用，不会失去MFT保护功能，所以带电跳闸更为合理。

6 MFT保护控制画面

图10 MFT保护画面

MFT保护画面要简要明确，其中要包括以下几个内容。

a. 保护跳闸条件的当前动作状态。

b. 保护跳闸条件投切状态。

c. 保护跳闸条件保护首出状态。

d. MFT总输出状态。

e. 硬跳闸柜当前动作状态。

f. 硬跳闸柜电源状态。

图10为某电厂MFT保护画面。

7 结束语

机组安全性是系统在运行过程中表现出来的一种特性[4]，MFT保护作为机组的主保护，必须要合理设置，要在DCS控制软件及硬跳闸柜2个方面进行检查，保证其功能的完善性和设置的合理性，这样才能保证机组的安全稳定运行[5]。

[1] 蒋大伟，于龙斌. 汽轮发电机安全运行极限图绘制方法[J]. 东北电力技术，2016，37(7):9-10.

[2] 刘文丰，寻 欢. 火电机组主保护硬回路典型设计及可靠性分析[J]. 中国电力，2013，17(2)：29-30.

[3] 董胜元. 国华沧电二期超临界机组锅炉MFT系统可靠性分析[J]. 电站系统工程，2012，31(20)：38-39.

[4] 蔡 帜，戴 赛，赵 昆. 未来国内电网调度与控制模式展望[J]. 东北电力技术，2016，37(8)：1-2.

[5] 王 礼，刘国华，揭其良. 超超临界燃煤机组AGC及一次调频优化[J]. 东北电力技术，2015，36(7)：1-2.