汽包水位保护逻辑的改进

◎唐堂

依据《二十五项反措》的要求，对火电厂的汽包水位常用的保护逻辑进行分析，设计了满足现今运行要求的汽包水位保护逻辑。结合电厂典型水位保护案例，对设计逻辑进行改进优化，引入了测点品质判断与测量器件判断，加强了汽包水位保护逻辑的安全性、准确性。

《二十五项反措》中提出：锅炉汽包水位高、低保护应采用独立测量的三取二的逻辑判断方式。当有1点因某种原因须退出运行时，应自动转为二取一的逻辑判断方式，并办理审批手续，限期（不宜超过8 h）恢复；当有2点因某种原因须退出运行时，应自动转为一取一的逻辑判断方式，应制定相应的安全运行措施，经总工程师批准，限期（8 h以内）恢复，如逾期不能恢复，应立即停止锅炉运行。本文对现今电厂常用的汽包水位保护逻辑进行分析，找出常用汽包水位保护逻辑的不足之处。

一、电厂汽包水位常用保护逻辑分析

汽包水位保护即当锅炉缺水或汽包水位过低时发出报警且保护系统动作，打开备用给水门，必要时采取紧急停炉。当水位过高而造成"满水"时，保护系统及时打开事故放水门，必要时也采取紧急停炉，以免事故发生或防止事故扩大[3]。如今DCS厂家提供的汽包水位保护逻辑常见的为2种。

图1为，某电厂汽包水位保护拒动引起跳机。经现场调查分析，确认导致本次机组跳闸事故的原因是：1号炉汽包水位1测点正压侧二次门阀芯泄漏，导致整个保温柜内充满水汽，由于正压侧泄漏，差值变小造成汽包水位1升高，显示为1981mm。30分钟后在同一个保温柜内的汽包水位测点2变送器进水发生故障，汽包水位2显示1985mm，汽包水位1、2同时达到水位高高（三取二保护），触发汽包水位高高跳闸MFT、汽包水位高高跳闸汽轮机。从图中可知，首先保护逻辑不满足《二十五项反措》要求，即两个坏点之后，未实现一取一转换。其次保护逻辑设计不完善，未考虑到设备事故等因素，不能自动切除。

图1 某电厂水位保护历史曲线

二、汽包水位保护逻辑改进

提高汽包水位保护逻辑的安全性、准确性的首要任务就是如何确定测量信号的好坏，如何确定测量信号是否投入还是退出运行。然而，确定汽包水位信号的投退主要有以下因素影响：1，变送器信号，即品质判断。如变送器部件损坏，信号线断线，通道损坏，这些因素DCS的质量校验模块能判断该测点质量好坏。2，测量数值超限，即高低限报警，当水位信号超过规定量程时，就会产生高低限报警以此判断是否选用该信号。3，测量系统泄漏，如事故中的测量系统泄漏，逻辑设计没有自动切除，造成了后期的误动。

因此，结合《二十五项反措》及其上述电厂事故原因。设计自动排查品质坏点及设备泄漏因素的保护逻辑如图2所示

图2 汽包水位保护优化逻辑图

汽包水位测量值信号由汽包水位差压变送器，经过压力、温度补偿后产生。测量信号经高/低限值报警模块同汽包水位故障信号的非相与，产生三个含有故障判断的高/低限值报警信号，再同三个故障信号的或进行一个四取二判断，作为MFT跳闸条件。

其中，故障信号引入品质判断，水位差压值超量程，水位偏差计算等信号，其中水位偏差计算能很好地排除汽包水位跳变点。汽包水位偏差计算，对三个汽包水信号进行两两做差，产生三个差值信号，进行偏差报警设置，根据三取中偏差理念设置，通过偏差存在问题，自动切除引起偏差的信号。逻辑图如3所示偏差信号设置，图4所示一个偏差信号的计算逻辑。

图3 偏差信号设置逻辑图

图4 一个偏差信号的计算逻辑图

通过试验进行检测，试验方式如下：1，汽包水位信号均正常，将任意2个汽包水位信号调整到保护动作值，检查汽包水位保护是否动作而触发锅炉MFT，是否实现三取二。2，汽包水位信号中任意一个设置为坏点，对剩余两个进行测试，检查汽包水位保护是否动作而触发锅炉MFT，是否实现二取一。3，汽包水位信号中任意两个设置为坏点，对剩下一个进行测试，检查汽包水位保护是否动作而触发锅炉MFT，是否实现一取一。4，分别将一个信号，两个信号进行模拟设备泄漏跳变测试，检查汽包水位保护是否动作而触发锅炉MFT。经检验，试验结果满足要求。

三、结论

优化后的逻辑不仅满足《二十五项反措》中的三取二、二取一、一取一。又加入了水位偏差相互判断筛选，有效的杜绝了由于设备原因，引起的水位跳变而产生的保护拒动，提高了汽包水位保护的安全性、准确性。