摘要：以马莲台发电厂#1、#2机组给水泵机械密封液测量、保护系统改造为例，分析了改造前后给水泵机械密封液的组成及其特点，对采用不同型号温度元件测量给水泵机械密封液从而实现给水泵跳闸保护功能的优缺点进行分析比较，针对不同型号温度元件所采用的接线方式、测量原理、DCS逻辑应用采取多重技术措施，特别是解决了元件选型与DCS逻辑匹配的对应问题，为电厂重要辅机测量元件选型升级与DCS系统逻辑设计的对应提供了宝贵的经验，具有非常强的指导意义。
关键词：给水泵 机械密封液 给水泵保护 DCS逻辑
中图分类号：TH11 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)006-057-02
1 初始设计的给水泵机械密封液保护系统组成及其特点
给水泵是火力发电厂重要设备之一。其作用是：将主给水从除氧器升压并送往锅炉汽保进行加热，马莲台发电厂群2机组为2×330MW火力发电机组，共有三台电动给水泵(两台运行，一台备用)，其中给水泵及给水泵前置泵密封液对给水泵以及其前置泵轴承侧进行密封和冷却作用，其温度信号是由现场4支电接点双金属温度计对机械密封液进行温度测量，并将测量到的现场开关量信号直接送入DCS开关量输入DI端子板进行逻辑判断。当给水泵机械密封液温度超限时，触发给水泵保护动作，给水泵跳闸，(以#2机A电动给水泵为例)。
由图1可知，给水泵及前置泵机械密封液温度高是直接跳闸给水泵的条件，是给水泵重要跳闸保护之一。图2中逻辑为，现场电接点双金属温度计送至DCS的DI开关量信号，在给水泵运行600秒之后，当给水泵前置泵吐出端与吸入端或给水泵本体吐出端与吸入端机械密封水温度超限，电接点温度计输出开关量(定值设定为95℃)，即在逻辑中触发电动给水泵跳闸保护。
2 存在的问题
用来测量马莲台电厂电动给水泵机械密封液温度的电接点双金属温度计是由测温单元、定值设定单元与信号输出部分组成。其测温单元是由PT100热电阻构成，信号输出部分是由现场温度表计指示针和一对常开接点构成。元件受到现场各种譬如震动、环境温度变化、线路及开关组件老化、测量管路位移、被测介质内部温度变化阶跃过大、出现温度扰动等因素的影响，存在着测量误差、指示偏差、接点的误动作、逻辑误动作等情况。在对我厂2007-2008年#1、#2机组电动给水泵因机械密封液温度高高跳闸的事故进行分析后，发现因信号误动作、测量不准确、逻辑误动作引起的跳闸次数达到了9次。电接点双金属温度计开关量信号是由常开接点直接送至DCS端子板I/O端口，逻辑功能对现场环境干扰及元件误动、拒动等情况的发生缺乏适应性，不能满足现场工况的实际需要。
3 改造的可行性分析和选型
为保证机组安全的超前控制，对#1、#2机组电动给水泵机械密封水温度测量系统进行技术改造。测温元件的选型为适应现场机械密封液温度最高、最低值的要求，保护逻辑方式必须适应现场的工况的变化和温度扰动。在此要求下，我厂热控专业人员在温度校验室模拟现场工况，对E分度热电偶、PT100热电阻、电接点双金属温度计进行以下比对：
(1)热稳定性试验：将被测温度元件的温度检测部分插入恒温装置中，在被测温度元件相应测量上限保持4小时。试验时，恒温装置的温度表化应不大于士2℃。试验后，使用校验炉进行校验，温度元件应合格。
(2)耐振性试验：将被测温度元件安装在振动台上。温度计的标度盘应与重力加速度方向平行。然后经受铅垂方向振动，被测温度元件应能承受频率为25Hz，位移幅值为0.6mm，振动波形为正弦波，总计1h的耐振性试验。试验后，在检定炉中对被测温度元件进行测量，其基本误差在应规定范围内。
(3)位置影响试验：将在室温条件下的被测温度元件从参比工作位置前、后、左、右各倾斜90°，然后测量由此产生的示值变化，被测温度元件示值变化应在基本误差规定范围内。
(4)测量范围要求：确定电动给水泵机械密封液实际温度，调用DCS历史趋势和使用测温器确定机械密封液在电动给水泵正常运行时的温度为65℃，历史曾达到的最高温度为115℃、最低温度为13℃，根据该温度区间，选择量程最合适的温度测量元件。
(5)逻辑功能适应性：所使用的温度信号判断逻辑功能，应能够满足现场机械密封液在运行时出现的温度扰动、阶跃及可能出现的元件损坏带来的信号误发、逻辑误动情况。
(6)对比分析表：
通过以上试验的测试，在综合了热电偶、热电阻、电接点双金属温度计的各项参数、输出方式、逻辑实现方式的对比测算后，我厂决定采用测量范围适中，测量滞后小，耐振，便于安装，逻辑功能适应现场工况的PT100热电阻作为电动给水泵机械密封循环液系统的现场测量装置，并将保护逻辑做相应更改。
4 改造步骤
(1)根据现场电动给水泵机械密封液测量筒构造、机械密封液平均温度及能够达到的最高、最低温度，选择铂热双支、固定法兰安装、带有防水接线盒、916耐腐不锈钢外保护套管的PT100热电阻。
(2)拆除原有的电接点双金属温度计，并在DCS-DI端子板中注销对应端口，在组态中将对应DI端口属性设置为缺省。
(3)选用4*1.5的电缆为PT100引线电缆，采用三线制接法重新敷设由电动给水泵机械密封液就地测量接线盒至DCS-RTD端子板控制柜的温度导线。
(4)更改组态逻辑如下图：以#2机A电动给水泵为例
(5)逻辑中加入模拟量温度高低判断、开关量延时输出、温度变化速率判断切除、机械密封液温度报警或异常，即确保了对现场复杂工况的应变能力，同时能够更加直观的判断温度信号的变化趋势，便于运行监控人员及时作出调整。
(6)设置DCS-RTD端子板对应组态端口为PT100类型。
(7)改造完成，给水泵投入运行，投入给水泵机械密封液温度保护逻辑功能。
5 结束语
此次改造将原有的电接点双金属温度计拆除，使用PT100热电阻作为电动给水泵机械密封液的测量温度元件，修改了相应的组态逻辑。增加模拟量温度信号高低判断、温度变化速率判断切除及信号延时、异常报警功能，有效避免了现场工况变化对温度信号的干扰，便于运行人员监控给水泵的运行情况，消除了现场元件的误动作情况，加强了组态逻辑的正确动作率。从测量角度来看，电接点双金属温度计和PT100热电阻相同，但就信号的输出方式及元件测量范围、误差大小和对现场工况的适应程度而言，区别很大：电接点双金属温度计采用开关量输出，PT100热电阻采用模拟量输出。其所连接的DCS测量端子板也有根本区别，逻辑实现方式完全不同。我厂热控和机务专业配合周密，严格执行标准，并根据现场实际参数确定数据，对逻辑功能做进一步优化，提高了测量的准确性和抗干扰性。#1、#2机组电动给水泵机械密封液温度测量、保护系统满足技术要求规定。
实践证明，由于PT100热电阻的使用以及DCS的强大功能，其参数监视、组态维护十分方便，可靠性大大提高，完全能够满足运行人员对电动给水泵机械密封液等多项温度参数的监视、调节、保护要求。