測孔或“合用”二次水位信號。這在國內極為普遍。“合用”二次水位信號與現代分散控制系統(DCS)的“信息共享”不能混為一談。DCS對于信息的處理與應用,是分等級的。DCS的精髓在于“危險分散”。 “合用信號”卻將“危險集中”, 不符合我國《火力發電廠設計技術規程DL5000 94》、《火力發電廠熱工自動化設計技術規程DNGJ16 89》,關于“保護用的接點信號應取自專用的開關量儀表”,“強制性主燃料跳閘的檢查元件和線路,應與其他控制監視系統分開”的規定。汽包滿、缺水停爐保護屬保安系統,水位自動調節屬過程控制系統。國際上一些有權威的標準對控制與保安系統的獨立性作出了明確的規定。“當前,許多國際標準均要求控制系統與保安系統分開,即保證安全保護系統的獨立性。AICHE指出,在基本控制系統和安全聯鎖系統之間應在地理上和功能上分開;IECTC65WG10標準規定,受控設備的控制系統應與安全相關系統及減小危險的外部設施相分開和獨立;ISASP84標準也指出,用于控制系統的傳感器不應用于安全系統。美國核工業系統有關規定也指出,安全系統應考慮冗余,冗余系統應相互獨立,并在地理上和功能上互相分開”
從上述規程和標準可見,保安系統的獨立性比過程控制系統的獨立性更為重要。對于這兩個三重冗余系統來說,“地理上分開”原則的含義有兩層:
(1) 系統內部的三個信號應從取樣端彼此獨立,即各有獨立的取樣點和取樣裝置。否則,可能因合用測孔管路堵塞或取樣裝置泄漏,使三重冗余系統失效。
(2) 兩系統之間的信號必須相互隔離,從取樣端彼此獨立。否則,同一個測孔、管路、二次信號裝置、線路出現故障,將使兩系統同時癱瘓。很多運行設備嚴重損壞事故案例證明,這是極為危險的。華能淮陰電廠的滿、缺水停爐保護與儀表、自調合用同一對測孔管路,經常因后兩系統排污、泄漏或維修而退出運行,曾2次引發誤動停爐事故。此例應引以為戒。
使水位表數量過少,冗余度達不到規程要求,影響了運行人員對水位監控與事故判斷處理的準確性和可靠性。按照規程規定和實際需要,若能在任何情況下充分滿足監視的需要,應有6個相互獨立的水位表。
很多大型鍋爐的水位表數量達不到上述要求。例如秦皇島熱電廠的控制室只有一個常規的電接點水位表,和一個水位電視(就地水位表的電視畫面,即水位TV),以及CRT中水位畫面。正如事故報告中所述,“該爐水位計配置不盡合理,就地水位表量程±200mm,電接點水位表量程±300mm,CRT水位計±400mm,而保護定值是+300mm,-384mm,在非常情況下,缺乏充分監視和比較分析手段” 。如果水位在+ 200mm~300mm,-200mm~300mm時,只有一個常規的電接點水位表和CRT水位計可監視水位;如果水位在+ 300mm~+400mm,-300mm~-400m時,只有靠CRT水位計監視水位。如此配置,在水位事故狀態下完全不能滿足運行人員的監視需求。在事故情況下沒有參比的常規水位表,若要求運行人員正確翻頁尋找CRT水位畫面,而正確判斷處理水位事故,已超出了人員應有的能力。從人機安全工程學原理分析,這種方式十分危險,是因為“有關數據表明,面對危險情況需在60秒內作出正確響應,而運行人員通常在99.9%時間作出錯誤反應”[注4]。因此,必須增加常規水位表的冗余度,保證讓運行人員能隨時醒目地看到至少兩個可靠的常規水位表。
6、 汽包水位系列技術改造的目標與要求
完善的控制保安系統應具有如下功能:全工況水位自頂調節,水位高低2值工況保護聯鎖,水位高低1、2、3值熱工信號報警,滿缺水停爐保護。
具備完善的水位監視系統:至少有2個就地水位表;控制室內至少有2個獨立的可靠的主要水位表(量程應大于滿、缺水停爐定值),1個獨立的大量程全工況遠傳滿水水位表,就地水位表的工業電視,DCS中的CRT水位。如采用電接點水位計為主要水位表,在控制室儀表電源失去時應能繼續工作30分鐘。
提高控制保安系統的可靠性:
滿缺水停爐保護信號應是“3取2”冗余邏輯;水位自調信號應是“3取中”冗余邏輯;水位工況保護聯鎖及熱工信號報警視具體條件采用冗余設置。
提高主要水位表和保護定值系統的測量精度。
7、華能淮陰電廠汽包水位系列技術改造的關鍵技術措施
系列技術改造的核心任務是,解決滿缺水停爐保護可靠性問題,解決由于電接點水位計測量負誤差而引起的高水位運行問題。為此,必須解決獨立水位信號不足、測量精度低及穩定性差的問題。那么,在汽包封頭增加水位測孔和研制測量準確、性能可靠、帶有開關量的儀表,是完成上述任務的技術關鍵。
在汽包封頭增加水位測孔。
研究出“汽包與測量裝置之間多測孔接管(簡稱多測孔接管)”最新技術(專利號ZL 97 2 07095.8)。這是一種免開孔增孔技術,可將一對測孔改造為多對測孔。對于大多數在役汽包,利用多測孔接管,可在封頭上增加2~4對獨立測孔。
這項技術已在江蘇華能淮陰電廠和河北馬頭電廠獲得成功。前者為哈鍋670t/h鍋爐,后者為東鍋670t/h鍋爐。在一臺汽包封頭上,僅用8天就制作安裝了2對多測孔接管,增加4對(8個)內徑為Φ20的獨立測孔。測孔獨立性試驗和長期的安全運行證明,所增的測孔具有良好的取樣獨立性。這些測孔取樣管截面符合測量技術要求,如同開在封頭上一樣,可避開汽水流的干擾。
研制高精度高可靠性電接點水位取樣測量筒
差壓式水位計的問題在于平衡容器的取樣不準、不穩定,需要準確的溫度補償。單、雙室平衡容器的正壓側取樣動態慢,往往在較長一段時間內沒有差壓輸出或取樣誤差很大,使儀表失去作用。帶溫度補償的單室平衡容器的補償誤差較大,且不穩定。雙室平衡容器在系統正常時,盡管取樣誤差很小,但輸出差壓經變送器變換后,同樣需經過壓力溫度非線性補償校正,才能正確顯示水位。校正環節的本身就有誤
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