颜映晖（1974-）
女，河南平顶山人，大学本科学历，工程师，（河南平顶山神马尼龙化工有限公司仪表厂，河南 平顶山  467000），从事自控系统的设计和技术改造工作。

摘要：本文介绍了神马尼龙化工仪表厂240T/H流化床锅炉的MFT 在DCS以及硬回路的逻辑设计。

关键词：锅炉；DCS；MFT逻辑设计

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

    锅炉炉膛安全监控系统furnace safeguard supervisory system(简称FSSS)。是大型电力发电厂一个极其重要的装置，它本质是当锅炉灭火时，防止锅炉的任何部分积聚燃料和爆炸性混合物，保护锅炉不发生内爆或外爆而采取监视和控制措施的自动系统。MFT（Main Fule Trip）即主燃料跳闸，它是FSSS的核心功能，是保障大型锅炉炉安全运行的重要手段。它可在锅炉正常运行、启动和停止阶段连续监视燃烧系统运行状态，在燃烧不稳时发出报警，异常熄火时，可自动紧急停炉，防止锅炉爆炸。

2 基于DCS系统的 MFT逻辑设计

    目前DCS在电站控制领域覆盖面越来越广，随着DCS系统的逻辑处理能力的提高，功能的增强，DCS系统的数据处理能力已不是逻辑设计的限制因素。DCS系统的控制逻辑可以设计成任何复杂程度。应用DCS系统制作的锅炉保护系统也越来越广泛。

    2.1 锅炉简介

    神马尼龙化工仪表厂于2006年新上一套240T/H循环流化床锅炉，采用的是济南锅炉厂生产的中温中压锅炉，生产中低压蒸汽供给后续工序使用。DCS控制系统采用的是日本横河CS3000系统，实现实时数据采集、过程控制、顺序控制、报警检测、MFT等功能。

    2.2 MFT 在DCS系统的逻辑设计及实现

    MFT主燃料跳闸信号是锅炉最主要的保护信号，它动作后能切断所有燃料，并将危急信号发给各个系统联锁停相关设备，进行必要的安全操作，同时显示引起MFT的原因，并将主燃料跳闸信号维持到下次锅炉启动，并且只有在锅炉炉膛吹扫完成后才会自动解除记忆。

    2.2.1  MFT跳闸逻辑设计

    横河CS3000系统在组态中采用逻辑功能块LC64实现MFT逻辑功能。跳闸条件如下：

    （1）一次风机跳闸；

    （2）二次风机跳闸；

    （3）全部引风机跳闸；

    （4）床温高高（床温大于1080℃，延时10秒。床温取10个床温测量信号非IOP开路好信号的平均值）；

    （5）床温低低（床温小于650℃，不加延时。床温取10个床温测量信号非IOP开路好信号的平均值）；

    （6）炉膛出口压力高高（两个变送器信号取平均值作为炉膛压力）；

    （7）炉膛出口压力低低（两个变送器信号取平均值作为炉膛压力）；

    （8）汽包水位高高（汽包水位由三个变送器信号处理后取中为汽包水位）；
   
    （9）汽包水位低低（汽包水位由三个变送器信号处理后取中为汽包水位）；

    （10）手动MFT（来自操作台按钮）；

    操作台两个按钮同时按下产生MFT，在按下的同时，产生四个硬接线信号，二个硬接线信号送MFT跳闸继电器柜(2个硬接线信号 “与”)，另二个硬接线信号送DCS逻辑(2个硬接线信号 “与”)。MFT动作后DCS发出停4台给煤机及关燃油切断阀指令。

    LC64逻辑块设计如下：

3 MFT动作硬控制回路设计与实现

    虽然神马尼龙化工仪表厂循环流化锅炉应用DCS系统来实现MFT功能，在数据处理能力上及逻辑设计上已完全达到设计要求，但DCS系统本身的可靠性在锅炉安全系统中也是必须要着重考虑到的问题，尤其是DCS系统关键的冗余器件同时故障时，比如失电、控制器死机、网络接口故障等等造成控制器失效或者冗余控制器均脱离双网且无法自恢复等等，此时通过DCS系统就无法实现MFT功能。为此该厂热电锅炉在设计上还增加了MFT硬控制回路设计来保障锅炉的安全。
 
    3.1 MFT动作继电器跳闸回路的设计

    MFT硬控制回路输出的设计在锅炉保护设计中极为重要，神马尼龙化工仪表厂的硬接线MFT按照220VAC和220VDC两个硬回路设计，采取任一回路励磁跳闸的原则，MFT出口到每个硬回路三接点作三取二处理。MFT动作后切断所有进入炉膛的燃料。

    图3为硬接线MFT设计范围及相互关系示意图，虚线框内为MFT硬接线部分。

图3   硬接线MFT设计范围及相互关系

    考虑了DCS系统故障工况，直接MFT跳闸回路完全由硬接线实现跳闸控制逻辑，跳闸功能能保证锅炉在紧急工况下切断所有燃料的供料设备。在直接MFT设计中综合考虑了以下因素。

    3.1.1   电源

    当重要电源发生故障，将直接影响保护逻辑和其他控制逻辑的正常工作，因此，在MFT保护回路中采用两路独立于DCS的DC220V（或DC110V）直流电源，二路电源互为冗余，可以实现自动投切，任何一路电源的故障都不会影响系统的保护功能。当双路电源均失去时，则直接触发MFT跳闸。

    3.1.2   跳闸信号

    由FCS控制站输出的MFT跳闸信号，先实现了“硬”三取二逻辑，经过MFT继电器回路，FCS系统输出的三路独立的信号分别取自FCS控制站不同的开关量输出卡件。

    3.1.3   冗余设计

    直接MFT跳闸总出口的两只继电器采用冗余设计，分别接受来自主控台上一对MFT跳闸按钮和DCS输出三取二的接点。

    其中，操作台手动急停按钮有两个，一对按钮的各自两副接点两两串联后分别接至两只MFT跳闸出口继电器的跳闸闭合线圈。既可防误动，又可在紧急状况下保证锅炉安全停炉。

    3.2  保护动作安全性

    3.2.1  MFT保持

    在逻辑回路中，采用了保护跳闸的动作保持设计，当MFT 保护发生时，跳闸继电器一直处于跳闸位置，保持动作的延续性，保证锅炉的安全。

    3.2.2   MFT复归

    DCS提供一路由FCS控制站来的“吹扫完成”信号输出到继电器跳闸回路中，作为 “MFT复归”条件。当吹扫完成后才能启用保护跳闸功能，这是对锅炉的安全保证措施。

    3.2.3   继电器常开常闭的选取原则

    因为“失电跳闸”方式使跳闸继电器线圈长期带电工作，对继电器的工作寿命和弹簧触点工作的稳定性、可靠性存在不确定因素，因此在对电源已经做了充分的安全保障性的考虑和设计的情况下，神马尼龙化工仪表厂MFT跳闸继电器采用的是“得电跳闸”方式。当发生故障时，所监控的设备继电器线圈带电，接点闭合，锅炉跳闸。同理，产生MFT的信号基本上是采用此方式。

4 结束语

    随着神马尼龙化工仪表厂240T/H锅炉正式投入运行，近一年来，系统运行稳定、可靠。该厂采用的这套DCS逻辑加硬继电器回路的MFT系统完全实现了保障锅炉安全的作用。实践证明，选用DCS系统进行MFT锅炉保护系统的逻辑设计，不仅节省了大量的成本，同时也简化了现场的继电器回路等的硬接线，减少了由继电器故障造成MFT误动作的可能。由于同时又采用了硬接线MFT设计，就算在DCS系统出现故障的时候，也有了可靠的后备保障。

参考文献：

    [1]余蔷.新型FSSS在广州石化动力厂锅炉上的应用.华北电力技术,2001,(6). 

    [2]杨丽梅.FSSS系统在新海发电厂的改进. 湖南电力,2002,(4).

    [3]郭瑞，张宏.FSSS的调试与改进.电力建设,2006,(6).

其它作者：

    宁冬彦 （1974-），女，河南平顶山人，专科学历，从事自控系统的设计和技术改造工作。