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    顏映暉（1974-）
女，河南平頂山人，大學本科學歷，工程師，（河南平頂山神馬尼龍化工有限公司儀表廠，河南 平頂山  467000），從事自控系統的設計和技術改造工作。

摘要：本文介紹了神馬尼龍化工儀表廠240T/H流化床鍋爐的MFT 在DCS以及硬回路的邏輯設計。

關鍵詞：鍋爐；DCS；MFT邏輯設計

Abstract: This paper introduces the MFT logical design for 240T/H CFB boiler in DCS and hard loop in Shenma Nylon Chemical Plant.

Key words: Boiler; DCS; MFT Logical Design

1 引言

    鍋爐爐膛安全監控系統furnace safeguard supervisory system(簡稱FSSS)。是大型電力發電廠一個極其重要的裝置，它本質是當鍋爐滅火時，防止鍋爐的任何部分積聚燃料和爆炸性混合物，保護鍋爐不發生內爆或外爆而采取監視和控制措施的自動系統。MFT（Main Fule Trip）即主燃料跳閘，它是FSSS的核心功能，是保障大型鍋爐爐安全運行的重要手段。它可在鍋爐正常運行、啟動和停止階段連續監視燃燒系統運行狀態，在燃燒不穩時發出報警，異常熄火時，可自動緊急停爐，防止鍋爐爆炸。

2 基于DCS系統的 MFT邏輯設計

    目前DCS在電站控制領域覆蓋面越來越廣，隨著DCS系統的邏輯處理能力的提高，功能的增強，DCS系統的數據處理能力已不是邏輯設計的限制因素。DCS系統的控制邏輯可以設計成任何復雜程度。應用DCS系統制作的鍋爐保護系統也越來越廣泛。

    2.1 鍋爐簡介

    神馬尼龍化工儀表廠于2006年新上一套240T/H循環流化床鍋爐，采用的是濟南鍋爐廠生產的中溫中壓鍋爐，生產中低壓蒸汽供給后續工序使用。DCS控制系統采用的是日本橫河CS3000系統，實現實時數據采集、過程控制、順序控制、報警檢測、MFT等功能。

    2.2 MFT 在DCS系統的邏輯設計及實現

    MFT主燃料跳閘信號是鍋爐最主要的保護信號，它動作后能切斷所有燃料，并將危急信號發給各個系統聯鎖停相關設備，進行必要的安全操作，同時顯示引起MFT的原因，并將主燃料跳閘信號維持到下次鍋爐啟動，并且只有在鍋爐爐膛吹掃完成后才會自動解除記憶。

    2.2.1  MFT跳閘邏輯設計

    橫河CS3000系統在組態中采用邏輯功能塊LC64實現MFT邏輯功能。跳閘條件如下：

    （1）一次風機跳閘；

    （2）二次風機跳閘；

    （3）全部引風機跳閘；

    （4）床溫高高（床溫大于1080℃，延時10秒。床溫取10個床溫測量信號非IOP開路好信號的平均值）；

    （5）床溫低低（床溫小于650℃，不加延時。床溫取10個床溫測量信號非IOP開路好信號的平均值）；

    （6）爐膛出口壓力高高（兩個變送器信號取平均值作為爐膛壓力）；

    （7）爐膛出口壓力低低（兩個變送器信號取平均值作為爐膛壓力）；

    （8）汽包水位高高（汽包水位由三個變送器信號處理后取中為汽包水位）；
   
    （9）汽包水位低低（汽包水位由三個變送器信號處理后取中為汽包水位）；

    （10）手動MFT（來自操作臺按鈕）；

    操作臺兩個按鈕同時按下產生MFT，在按下的同時，產生四個硬接線信號，二個硬接線信號送MFT跳閘繼電器柜(2個硬接線信號 “與”)，另二個硬接線信號送DCS邏輯(2個硬接線信號 “與”)。MFT動作后DCS發出停4臺給煤機及關燃油切斷閥指令。

    LC64邏輯塊設計如下：

3 MFT動作硬控制回路設計與實現

    雖然神馬尼龍化工儀表廠循環流化鍋爐應用DCS系統來實現MFT功能，在數據處理能力上及邏輯設計上已完全達到設計要求，但DCS系統本身的可靠性在鍋爐安全系統中也是必須要著重考慮到的問題，尤其是DCS系統關鍵的冗余器件同時故障時，比如失電、控制器死機、網絡接口故障等等造成控制器失效或者冗余控制器均脫離雙網且無法自恢復等等，此時通過DCS系統就無法實現MFT功能。為此該廠熱電鍋爐在設計上還增加了MFT硬控制回路設計來保障鍋爐的安全。
 
    3.1 MFT動作繼電器跳閘回路的設計

    MFT硬控制回路輸出的設計在鍋爐保護設計中極為重要，神馬尼龍化工儀表廠的硬接線MFT按照220VAC和220VDC兩個硬回路設計，采取任一回路勵磁跳閘的原則，MFT出口到每個硬回路三接點作三取二處理。MFT動作后切斷所有進入爐膛的燃料。

    圖3為硬接線MFT設計范圍及相互關系示意圖，虛線框內為MFT硬接線部分。

圖3   硬接線MFT設計范圍及相互關系

    考慮了DCS系統故障工況，直接MFT跳閘回路完全由硬接線實現跳閘控制邏輯，跳閘功能能保證鍋爐在緊急工況下切斷所有燃料的供料設備。在直接MFT設計中綜合考慮了以下因素。

    3.1.1   電源

    當重要電源發生故障，將直接影響保護邏輯和其他控制邏輯的正常工作，因此，在MFT保護回路中采用兩路獨立于DCS的DC220V（或DC110V）直流電源，二路電源互為冗余，可以實現自動投切，任何一路電源的故障都不會影響系統的保護功能。當雙路電源均失去時，則直接觸發MFT跳閘。

    3.1.2   跳閘信號

    由FCS控制站輸出的MFT跳閘信號，先實現了“硬”三取二邏輯，經過MFT繼電器回路，FCS系統輸出的三路獨立的信號分別取自FCS控制站不同的開關量輸出卡件。

    3.1.3   冗余設計

    直接MFT跳閘總出口的兩只繼電器采用冗余設計，分別接受來自主控臺上一對MFT跳閘按鈕和DCS輸出三取二的接點。

    其中，操作臺手動急停按鈕有兩個，一對按鈕的各自兩副接點兩兩串聯后分別接至兩只MFT跳閘出口繼電器的跳閘閉合線圈。既可防誤動，又可在緊急狀況下保證鍋爐安全停爐。

    3.2  保護動作安全性

    3.2.1  MFT保持

    在邏輯回路中，采用了保護跳閘的動作保持設計，當MFT 保護發生時，跳閘繼電器一直處于跳閘位置，保持動作的延續性，保證鍋爐的安全。

    3.2.2   MFT復歸

    DCS提供一路由FCS控制站來的“吹掃完成”信號輸出到繼電器跳閘回路中，作為 “MFT復歸”條件。當吹掃完成后才能啟用保護跳閘功能，這是對鍋爐的安全保證措施。

    3.2.3   繼電器常開常閉的選取原則

    因為“失電跳閘”方式使跳閘繼電器線圈長期帶電工作，對繼電器的工作壽命和彈簧觸點工作的穩定性、可靠性存在不確定因素，因此在對電源已經做了充分的安全保障性的考慮和設計的情況下，神馬尼龍化工儀表廠MFT跳閘繼電器采用的是“得電跳閘”方式。當發生故障時，所監控的設備繼電器線圈帶電，接點閉合，鍋爐跳閘。同理，產生MFT的信號基本上是采用此方式。

4 結束語

    隨著神馬尼龍化工儀表廠240T/H鍋爐正式投入運行，近一年來，系統運行穩定、可靠。該廠采用的這套DCS邏輯加硬繼電器回路的MFT系統完全實現了保障鍋爐安全的作用。實踐證明，選用DCS系統進行MFT鍋爐保護系統的邏輯設計，不僅節省了大量的成本，同時也簡化了現場的繼電器回路等的硬接線，減少了由繼電器故障造成MFT誤動作的可能。由于同時又采用了硬接線MFT設計，就算在DCS系統出現故障的時候，也有了可靠的后備保障。

參考文獻：

    [1]余薔.新型FSSS在廣州石化動力廠鍋爐上的應用.華北電力技術,2001,(6). 

    [2]楊麗梅.FSSS系統在新海發電廠的改進. 湖南電力,2002,(4).

    [3]郭瑞，張宏.FSSS的調試與改進.電力建設,2006,(6).

其它作者：

    寧冬彥 （1974-），女，河南平頂山人，?？茖W歷，從事自控系統的設計和技術改造工作。