600MW超临界机组典型MFT逻辑控制实现分析

1、600MW超临界机组典型MFT逻辑控制实现分析肖榕辉（设备部热控分部）摘要：以珠海金湾电厂国产2×600MW超临界机组为例，概述了火力发电厂FSSS中典型MFT的原理及重要性，详细介绍各MFT条件、逻辑回路和硬接线回路的控制实现，以及MFT后机组设备和相关逻辑的联锁动作情况，针对在调试、运行过程中遇到的问题提出改进方法，便于火电厂运行及热工技术人员对整个跳闸逻辑的理解掌握。关键词：FSSS；主燃料跳闸MFT；保护逻辑；硬回路；连锁动作随着电站单元机组容量变得越来越大，锅炉的安全和正常运行所必须的监控也变得越来越复杂。这就使得普通的操作人员很难准确而迅速地处理许多危及锅炉安全的异常现象

2、，因为操作人员处理突发事故的能力是受其精神状态、运行经验和体能等许多因素的限制。要是操作人员能借助控制装置对给定的输入用预先编制的程序给予快速反应使得复杂的安全联锁程序自动进行，就可更有效地提高锅炉运行的安全性。锅炉炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard Supervisory System简称FSSS）正是现代化大型锅炉都具有的一种监控系统。其由燃料安全联锁系统(FSS)和燃烧器控制系统(BCS)二部分组成，它在防止运行人员操作事故及设备故障引起锅炉炉膛爆炸方面起着重要作用。当进入炉膛的燃料由于不具备燃烧条件，或BMS发现由于设备或其它原因对其失去控制与监视的时候，有可能造成燃

3、料的积累，并且这种积累遇到正在运行的锅炉或正在点火的锅炉中的能量时，会使炉膛发生爆燃。为防止这种现象的发生，BMS发出主燃料跳闸命令(Master Fuel Trip，简称MFT)，迅速切断全部燃料，以免炉膛发生放炮、爆炸等恶性事故。珠海金湾电厂2×600MW机组的锅炉为上海锅炉厂引进美国ALSTOM公司超临界锅炉技术生产的SG1910/25.40-M960超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型锅炉。分散控制系统（DCS）采用美国福克斯波罗公司提供的FOXBORO系统，FSSS系统组态由上海成套所完成，炉膛安全监控系统（FSSS）

4、采用与DCS一体化的设计方案。一、MFT动作发生条件1、失去所有送风机：如下图1，两台送风机从6KV开关柜有停止状态触点信号送至DCS,投上保护开关，则有“失去所有送风机”产生致MFT。图一 失去两台送风机逻辑2、失去所有引风机：采用的也是两台引风机的停止状态信号。3、所有空预器跳闸：采用的是空预器A的主、辅助电机均停止延时3秒，且空预器B的主、辅助电机均停止延时3秒的相与信号。（采用3秒延时主要是考虑到主电机跳闸后，联启辅助电机需要一定的时间）4、所有给水泵跳闸：采用两台汽动给水泵和电动给水泵全停信号。其中汽动给水泵停止信号来自MEH柜，电泵停止信号取自主厂房6KV公用30BCA段03柜。5

5、、给水流量低：信号取自省煤器进口给水流量三个变送器测量，在MCS里经过坏值判断,再经三取二信号（三个流量信号中任意两个539.5T/H），输出3个DO点，硬接线送至FSSS系统作为DI输入，再经过三取二运算，延时9秒。6、失去再热器保护：保护开关投入，当汽机跳闸，且总燃料量44T/H(#4机组为31T/H)时，如果末级再热器出口集箱A或B出口压力高（定值为4MPa），且低压旁路阀A和B都关闭，则延时20秒后触发；当汽机跳闸，且总燃料量44T/H(#4机组为31T/H)时，如果高压旁路阀关闭，则延时20秒后触发。其中汽机跳闸指的是高压主汽门A或B关闭，且中压主汽门A或B关闭。7、炉膛压力超限：从

6、炉膛顶部就地来的3个压力高高开关过来DI信号（开关定值为2500Pa）三取二，延时3秒；或从炉膛顶部就地来的3个压力低低开关过来DI信号（开关定值为-2500Pa）三取二，延时3秒。8、失去所有燃料：当有煤层A投运或有油层投运的脉冲信号记忆（MFT发生将复位该记忆）时，给煤机均停，且燃油母管跳闸阀关闭或燃油所有角阀关闭，延时2秒。9、失去全部火焰：如下图2，当任一给煤机被证实，在无油组投运时，所有煤层火检检测无火，则有“失去全部火焰信号”发生。当有油组投运时，且有不是该油组相邻的煤层运行，且这些煤层火检检测无火，则同样会有“失去全部火焰信号”发生。其中，当煤层4个角火检有任意3个无火，则认为给

7、煤层无火。油组投运指的是一层燃油4个角中3个角投运。图二 失去全部火焰逻辑10、风量小于25%：炉膛A侧/B侧各两个热二次风流量测点经过坏值判断，及风温修正后算出平均值，两侧相加，再加上6台磨煤机的进口风量（各台风量都经过风温修正）得出炉膛总风量。当总风量25%*锅炉最大风量时，从MCS侧送出3个DO点，硬接线送至FSSS系统作为DI输入，经过三取二，延时3秒。11、分离器液位高高：A侧就地两个分离器液位变送器测量值送至MCS系统经过信号判断后选大值，如果13.5米，则输出三个DO点，硬接线送至FSSS系统作为DI输入，三取二后得到“A侧分离器液位高高”；同样的B侧也是从就地两个分离器液位变送

8、器测量值送至MCS系统经过信号判断后选大值，如果13.5米，则输出三个DO点，硬接线送至FSSS系统作为DI输入，三取二后得到“B侧分离器液位高高”。当“A侧分离器液位为高高”和“B侧分离器液位高高”信号产生，且当前锅炉负荷35%时，就有分离器液位高高信号至MFT。12、螺旋水冷壁出口超温：信号取自就地螺旋段水冷壁壁温测量DAS点，送入MCS经过逻辑运算，当70个点中任意有4个超温（定值为454），则输出3个DO点，硬接线送至FSSS系统作为DI输入，三取二后，延时10秒。13、手动MFT：在CRT上FSSS系统中的MFT逻辑控制画面中，当该保护开关投上，手操点击“手动MFT”按钮，并点击“确

9、认”键，则触发MFT产生。14、汽机跳闸：如果安全油压丧失，且真空低遮断，就会发一个3秒的脉冲，触发汽机跳闸联跳锅炉；当负荷40%，延时2秒后，有安全油压丧失发生，则也会触发汽机跳闸联跳锅炉。15、MFT手动紧急停炉：在操作台上同时按下两个“手动MFT”按钮，则会触发锅炉MFT。二、MFT动作硬回路分析当有MFT条件发生，且保护投入，燃油泄漏试验未在进行中（为什么要设该条件后文有描述），3个条件满足时，将有“MFT发生”送至相关逻辑，同时将把跳闸信号送至继电器柜背面不同的3个FBM242继电器卡件DO321121、DO321122、DO321123的第一通道输出。图3中可以看出，吹扫完成或DC

10、S画面手动复位MFT按钮将复位MFT。图三 MFT发生及复位逻辑（一）MFT来自DCS逻辑动作回路（自动回路）上图三中3个继电器卡件输出将通过3根硬接线接至该继电器柜正面端子TB3B-1、2，TB3B-3、4，TB3B-5、6，然后串入下图图四回路。DCS1、DCS2、DCS3继电器将得电（2、7为其电源端子）。图四 DCS1、DCS2、DCS3继电器动作回路当DCS1、DCS2、DCS3继电器得电后，其常开触点1、5及6、8将接通闭合，经两两继电器三选二后（误动/拒动可靠性提高），于是图五中J1至J8（1、10为电源端）和J9至J13（13、14为电源端）继电器将得电。其中D1为电源监视继电

11、器。图五 J1J13继电器动作回路当上述继电器得电后，其输出触点串入相关电气硬接线回路，联动相关设备。（二）MFT来自手动停机按钮动作回路（手动回路）如下图六，当在操作员站同时按下手动MFT按钮1和手动MFT按钮2后，JA JH（1、10为电源端）和JI JM（13、14为电源端）继电器将得电。其中D2为电源监视继电器。图六 JAJM继电器动作回路当上述继电器得电后，其输出触点串入相关电气硬接线回路，联动相关设备。（三）MFT手动和自动回路继电器动作触点并接情况如下图图七，J1J13与JAJM，它们一一对应为同类型的继电器，其中J1J4与JAJD用到的输出端子对应的都短接在一起，J6与JF、J

12、7与JG，它们的部分输出端子也短接在一起，则若自动回路MFT动作或手动回路MFT动作，数字系列或字母系列任意一种继电器将得电，输出的常开触点闭合，输出至硬接线回路的信号闭合，联动相关设备。而J8J11和JHJK的触点除J8-8、J8-12和JH-8、JH-12这组常开触点并接用于回油跳闸阀硬接线回路外，其他的均用到了常闭触点，且数字系列继电器与字母系列继电器采用串联接法，用于给煤机启动硬接线回路，则若自动MFT或手动MFT动作，继电器得电，触点断开，给煤机启动回路将断开。图七 MFT手动和自动回路继电器组触点并接表（四）MFT动作继电器组触点输出图八 MFT动作跳闸继电器组输出由图八可知，当M

13、FT自动回路或手动回路动作后，继电器组触点将输出跳闸信号或跳闸连锁指令，作为硬接线回路送至以下设备：1、MFT报警：手动MFT与自动MFT并接，采用常开触点。送至DI卡321103通道1作为SOE报警“MFT继电器保护动作”输入。2、MFT至ETS：手动MFT与自动MFT并接，采用常开触点。送至汽机紧急停机柜ETS。3、MFT至A泵、B泵的ETS：手动MFT与自动MFT并接，采用常开触点。送至MEH柜。4、MFT至AF磨煤机：手动MFT与自动MFT并接，采用常开触点。与逻辑软回路中磨煤机停止指令线并接送至磨煤机6KV开关柜。5、MFT至A、B一次风机：手动MFT与自动MFT并接，采用常开触点。

14、与逻辑软回路中一次风机停止指令线并接送至一次风机6KV开关柜。6、MFT至电除尘：手动MFT与自动MFT并接，采用常开触点。送至电除尘控制柜。7、MFT至燃油跳闸阀：手动MFT与自动MFT串接，采用常闭触点。如下图九，送至燃油跳闸阀线圈控制回路。图九 燃油跳闸阀线圈动作控制回路8、MFT至回油跳闸阀：手动MFT与自动MFT并接，采用常开触点。送至回油跳闸阀线圈控制回路，如图十：图十 回油跳闸阀线圈动作控制回路9、MFT至AF给煤机：手动MFT与自动MFT串接，采用常闭触点。送至给煤机启动/停止回路中，以某给煤机为例，如图十一：图十一 给煤机停机控制回路10、MFT至电气：手动MFT与自动MFT

15、并接，采用常开触点。与MFT逻辑产生软回路DO输出卡并在一起送至电气。11、MFT手动紧急停炉至SOE：单独采用手动MFT回路中的继电器JF中的一组常开触点JF.2-JF.3。该触点单独输出，并没有与自动MFT中的J6并接。如图四，当手动MFT紧急按钮动作后，字母系列继电器回路接通，常开触点JF.2-JF.3闭合，把该信号送至DI卡321103通道2发出SOE报警-“MFT手动紧急停炉”。（五）MFT继电器柜继电器组在线更换可行性分析1、在机组正常运行中，MFT继电器控制柜中，J1、J2、J3、J4、J6、J7、JA、JB、JC、JD、JF、JG、DCS1、DCS2、DCS3采用的都是常开触点

16、，可以在线更换。2、J5、J12、J13、JE、JL、JM继电器，电源端子已接线，但是触点没用到，因此可以在线更换或拔掉。3、电源监视继电器D1、D2采用的是常开触点串联连接，由于正常时是得电闭合，因此不建议在线更换，否则DCS上有“MFT保护电源丧失”报警。4、J8、JH中有一组常闭触点用于燃油关断阀快关，如果在线更换，则导致燃油关断阀不能开启。J9、J10、J11、JI、JJ、JK采用常闭触点，用于给煤机启动回路，如果对应给煤机在运行时，绝对不能在线更换，否则将导致给煤机停机。三、MFT事故发生后设备联锁动作情况及处理指导（一）MFT发生后设备联锁动作情况上面已经介绍了当机组发生MFT后，

17、继电器组硬回路信号连锁相关设备动作的情况，同时DCS组态会进行逻辑判断，通过I/O卡件软回路输出MFT信号联锁以下动作。1、发出信号至MFT硬接线回路，BMCS、TMCS、BSCS、TSCS、汽机旁路控制等相关系统，并报警。2、跳闸汽轮机，跳闸发电机。3、燃油系统OFT，燃油跳闸阀和所有角阀关闭，回油阀打开，切除所有高能点火器，燃油系统相关的执行机构会自动退出，禁止打火。4、跳闸磨煤机、给煤机、一次风机。5、关闭磨煤机出口挡板。6、跳闸A、B小机，跳闸电泵。7、送MFT信号至吹灰系统，闭锁蒸汽吹灰。若发生MFT时锅炉正在吹灰，吹灰器自动退出。8、电除尘跳闸。9、跳闸等离子，退出等离子点火。10

18、、关闭过热器一、二级减温水、再热器减温水关断阀。11、全开D/E/F层燃料风挡板，延时30秒全开A/B/C层燃料风挡板，延时35秒全开二次风门挡板，进行5min的炉膛吹扫。12、当MFT发生后，风量30%，且炉膛压力高高越限时；或炉膛负压低低越限时，跳闸送、引风机。13、当主汽压力0.5MPa时，联开后烟井疏水门；关闭启动分离器下降管水位调节阀前关断门；当主汽压力下降至0.2MPa，或再热器压力下降至0.2MPa时，会联开相应的放气门及疏水门。14、作为启动吹扫满足条件之一。（二）MFT事故发生现象1、事故声、光报警，FSSS显示MFT首出原因。2、上文提到的相应设备、阀门动作。3、机组负荷到

19、0。4、炉膛灭火，火焰监视器看不到火焰。5、炉膛负压、烟道各点负压增大。（三）MFT事故发生后处理1、检查所有运行的磨煤机、给煤机跳闸、一次风机、密封风机跳闸，燃油关断阀、各油角阀关闭，过热器一、二级减温水电动截止门关闭，再热器减温水电动截止门关闭，上述设备和阀门不动作要手动将其关闭。2、检查所有运行给水泵跳闸，否则手动停止。3、检查炉膛负压自动跟踪正常，炉膛负压自动跟踪不正常应解除自动，手动进行调整，防止炉膛负压超限引起送、引风机跳闸。由于送、引风机引起的MFT或MFT后送、引风机跳闸，1分钟后开启二次风挡板，检查确认磨煤机出口挡板和油枪跳闸阀以及油枪供油阀全部正确关闭，通过工业电视和火检探

20、头检查炉膛无火，MFT联跳设备跳闸正常后缓慢开启送、引风机挡板不少于14分钟。送、引风机恢复正常后按正常程序进行炉膛吹扫。4、过热器压力达到26.6MPa，PCV阀不动作要开启PCV阀泄压。5、炉膛吹扫完毕，复位跳闸设备。6、注意监视锅炉排烟温度和热风温度，防止尾部受热面再燃烧。7、配合有关人员查找MFT原因，进行处理后进行再次启动准备。四、MFT继电器控制柜电源结构及报警介绍（一）MFT继电器控制柜电源等级有220VAC，110VDC，24VDC三种电源等级。具体如下：1、220VAC电源来自PC01柜，主副两路交流电源5001和5011送到本柜端子排TB3，然后分别供给电源转换器PS1和P

21、S2。电源转换器PS1和PS2把220VAC转换成24VDC，送到端子TB1去，并接冗余送到图四回路中，作为DCS1、DCS2、DCS3（24VDC继电器）的电源。2、110VDC来自汽机辅助盘开关（每个小开关已经是两路UPS直流电源并联冗余供），两路开关电源5102和5103单独连接到本柜TB2端子，然后5102路110VDC供给图五中的自动MFT回路，作为J1J13和D1继电器（110VDC继电器）的电源。5103路送到图六中的手动MFT回路，作为JAJM和D2继电器（110VDC继电器）的电源。在正常运行中，由于MFT没有发生，各输出触点没有发生翻转，因此即使该柜三种电源都失去，并不会导

22、致某些设备停机，但有电源失去报警到DCS。而如果上面三种电源中220VAC或24DC失去，将导致自动MFT保护不能动作；110VDC失去，将导致自动和手动MFT保护均不能动作。（二）MFT继电器控制柜中电源报警介绍1、110VDC失电报警-“MFT保护电源丧失”图十二 MFT保护电源丧失接线如上图十二，电源监视继电器D1和D2采用常开触点串联接法，当110VDC正常供电时，D1、D2得电，D1.2-D1.3和D2.1-D2.2触点闭合，送“1”至DI点送到DCS，该点DI参数IVO=Y，则逻辑取反输出，因此DCS输出“0”，无110VDC失电报警。当110VDC任意一路失去，D1或D2失电，触

23、点断开，回路断开，送“0”至DI，再经逻辑取反，DCS输出“1”-110VDC失电报警，光子牌报警描述为“MFT保护电源丧失”。2、220VAC失电报警-“FSSS-R1继电器柜失电报警”同样的，电源转换器PS1和PS2的失电报警常开触点PF1-TOG1和PF2-TOG2也是采用串联接法，当任意一路220VAC失去，PS1或PS2失电，触点断开，回路断开，送“0”至DI，再经逻辑取反，DCS输出“1”-220VAC失电报警，光子牌描述为“FSSS-R1继电器柜失电报警”。五、MFT控制系统相关问题及整改（一）上图三中，MFT发生至硬接线回路中设置“燃油泄漏试验未在进行中”的条件原因分析因为当M

24、FT发生时，为了防止有燃油进入炉膛，有硬接线去强关燃油关断阀，而为了防止燃油管道憋压，角阀有漏，导致有燃油泄漏至炉膛，因此也设有MFT硬接线去强开回油关断阀泄油压。而在MFT复位前，要做燃油泄漏试验，涉及到这两个阀门的开/关，因此在MFT发生至硬接线回路中设置了一个“燃油泄漏试验未在进行中”的条件，当泄漏试验进行时，暂时屏蔽硬接线回路，使燃油关断阀和回油关断阀接受DCS指令控制。（二）110V直流电源接线存在隐患问题的整改1、存在问题MFT继电器控制柜中的110VDC来自热工汽机辅助盘，而该辅助盘引接电气两路110V的直流电源，来自两路不同的直流蓄电池组开关，两路电源的正极经过单项二极管以后并

25、接在一起，负极直接并接在一起形成一路直流电源，然后直接对热工的MFT继电器、OPC电磁阀等设备进行供电，如下图：图十三 热工汽机辅助盘110VDC接线直流电源的这种并接方法违反了广电调继【2009】62号文件转发南方电网关于开展“220KV及以上并网电厂继电保护专项检查”工作的通知附件2“重点反措要求”第一条内容：不允许两段母线通过直流馈线开关进行互联，如两段母线的不同直流馈线开关同时向同一套保护装置或同一套直流小母线供电，存在潜在隐患，必须进行整改。2、整改方案经过调研和讨论比较，计划将两路电气直流电源分离开来，使其不直接并联，但仍保证热工用110V直流电源两路进线的方法，该方法有两种具体实现方案：直接在其中一路增加DC/DC隔离器；取消一路电气直流电源，而改由交流UPS通过AC/DC转换器转为直流供电，两种方案如下图十四：图十四 两种直流电源整改方案最后结合现场实际情况，选择了方案一改造，完成中调重点反措整改要求，提高了汽机辅助盘直流电源供电可靠性。（三）MFT中“失去全部火焰”逻辑条件优化1、存在隐患如上图二，原FSSS锅炉主保护中，“失去全部火焰”MFT逻辑存在如下安全隐患：在机组启动过程中，仅有油枪投运的时候，例如投运了AB层油枪，如果就地有运行人员对C/D/E/F任一给煤机进行铺煤或