彭杰

【摘 要】等離子點火裝置是火力發(fā)電廠鍋爐點火升爐、機組低負荷穩(wěn)燃的重要系統(tǒng)，在未配置油點火系統(tǒng)的情況下，等離子點火裝置的運行可靠性將直接影響火力發(fā)電廠機組能否及時并網(wǎng)，能否在低負荷條件下穩(wěn)定運行。

【關(guān)鍵詞】等離子點火裝置；起弧成功率；運行可靠性

我公司鍋爐點火系統(tǒng)采用東方電氣深圳東方鍋爐控制有限公司生產(chǎn)的EPBS型等離子體點火裝置，共配置A、B兩層，每層各4臺點火裝置。該系統(tǒng)主要由等離子體煤粉燃燒器、等離子體發(fā)生器、載體風系統(tǒng)（氮氣系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)）、冷卻水系統(tǒng)、儀表及控制系統(tǒng)、等離子體電源系統(tǒng)組成。設(shè)備投運初期，整個等離子點火系統(tǒng)拉弧成功率偏低，兩臺爐共計16臺等離子點火裝置，一次拉弧成功率在50%左右，情況最差時只有3臺等離子點火裝置可以成功拉弧。同時，拉弧成功后，在升功率過程中經(jīng)常出現(xiàn)斷弧現(xiàn)象，嚴重影響了鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。

1.影響拉弧成功及斷弧的主要因素

經(jīng)過幾個月的試驗及觀察，發(fā)現(xiàn)影響EPBS型等離子體點火裝置拉弧成功及拉弧后斷弧的主要缺陷存在于燃燒器、載體風系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)，具體缺陷分類如下：

1.1燃燒器

燃燒器的缺陷主要有陰極頭燒壞、冷卻水回路漏水。

（1）陰極頭燒壞。

導致陰極頭燒壞的原因主要是保護氮氣不足、冷卻水流量不夠，不能對陰極頭形成有效的冷卻保護，長時間拉弧運行后導致陰極頭變形燒壞。陰極頭損壞后主要表現(xiàn)為等離子拉弧成功后、在電流逐步上升時或穩(wěn)定運行時會發(fā)生斷弧現(xiàn)象，再次拉弧也能成功，但是會進一步損壞陰極頭，最終損壞整個槍體。

（2）冷卻水回路漏水一方面是槍體內(nèi)冷卻水管采用膠管直接連接，一段時間后膠管容易發(fā)生開裂現(xiàn)象漏水，進而導致槍體內(nèi)絕緣下降，達不到設(shè)備要求的0.2MΩ絕緣要求，此時若強行拉弧，容易導致電氣設(shè)備元件燒壞，如拉弧限流電阻R9燒壞，轉(zhuǎn)弧接觸器KM3觸點燒壞等；另一方面是燃燒器安裝不夠精密，燃燒器內(nèi)部漏水致使等離子體發(fā)生器隔熱石棉潮濕，發(fā)生器各極間絕緣為0，此時基本不能有效起弧，或起弧后容易斷弧。

1.2 載體風系統(tǒng)

載體風系統(tǒng)主要缺陷是等離子空壓機及冷干機，其中冷干機缺陷是導致拉弧不成功的主要缺陷。

1.2.1等離子空壓機

等離子空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣是等離子體發(fā)生器的電弧介質(zhì)，等離子體電弧形成后，利用一定流速的壓縮空氣將其吹出陽極，形成可利用的電弧。同時，壓縮空氣也是提高等離子體發(fā)生器絕緣，維持拉弧成功后設(shè)備運行電壓的保證。壓縮空氣流量不足，將影響拉弧后電流對載體風的跟蹤控制，影響運行電壓的維持。導致空壓機流量不足的原因主要是濾網(wǎng)堵塞。

1.2.2冷干機

冷干機是對等離子空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣進行干燥，干燥程度直接決定壓縮空氣和氮氣的含水量，如果壓縮空氣或者氮氣含水量高，將導致等離子體發(fā)生器潮濕，使得發(fā)生器絕緣降低，影響起弧或電弧的穩(wěn)定運行。導致冷干機能力降低的原因主要是冷干機本身疏水不暢，冷干機除濕產(chǎn)生的水積累在儲氣罐中，影響了冷干機的除濕能力，使得經(jīng)過冷干機的壓縮空氣不能得到有效的除濕。

1.3儀表控制系統(tǒng)

儀表控制中的流量計、比例閥主要是控制壓縮空氣、保護氮氣的流量，保證壓縮空氣及氮氣有效的參與到等離子拉弧過程中來。特別是壓縮空氣，將關(guān)系到起弧后發(fā)生器的絕緣強度，影響電壓維持能力。壓縮空氣流量過低容易造成電壓較低而電流升高后，等離子電源系統(tǒng)過載跳閘。另一方面運行電壓過低，設(shè)備不能達到要求的點火功率（我公司設(shè)計煤種要求70-100kW點火功率），影響鍋爐順利點火。

1.3.1流量計

由于冷干機除濕效果差，載體風（氮氣和壓縮空氣）本身較潮濕，使得流量計多次發(fā)生積水，最后導致流量計燒壞的現(xiàn)象，影響等離子體點火裝置對載體風的監(jiān)視與控制。

1.3.2比例閥

同樣是由于積水使得比例閥燒壞，載體風（氮氣和壓縮空氣）不能隨電流增加有效的跟蹤增加，影響起弧后載體風對電流、電壓的跟蹤。

1.4電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)主要缺陷為拉弧限流電阻R9、轉(zhuǎn)弧接觸器KM3燒壞，這些元件的損壞基本上是因為設(shè)備絕緣達不到要求，特殊條件下強行起弧時，瞬間產(chǎn)生的大電流燒壞所致。

1.4.1起弧限流電阻R9

R9電阻為二陽級限流電阻，但是由于設(shè)備在低絕緣拉弧后產(chǎn)生的大電流容易造成電阻燒斷，所以在絕緣不合格情況下，非緊急情況，不建議強行拉弧。

1.4.2轉(zhuǎn)弧接觸器KM3

同樣是由于設(shè)備絕緣低拉弧后產(chǎn)生的大電流，在轉(zhuǎn)弧時KM3接觸器接通瞬間容易造成燒觸點現(xiàn)象，影響轉(zhuǎn)弧成功率，最終影響等離子體點火裝置的拉弧成功率。

2.處理及預防措施

為了提高等離子體點火系統(tǒng)的拉弧成功率，保證等離子體點火系統(tǒng)的穩(wěn)定、有效運行，必須加強日常檢查與維護。針對以上缺陷類型，各專業(yè)做了以下安排：

（1）電氣專業(yè)每周定期檢查測量電源柜內(nèi)各控制回路、R9電阻、KM3接觸器、發(fā)生器的陰極、一陽極、二陽極、三陽極的絕緣電阻，保證等離子發(fā)生器在通水情況下各絕緣大于0.2MΩ，R9電阻值應為3Ω，電阻本體無發(fā)熱、燒黑痕跡。日常試驗時，不應在絕緣低情況下起弧，避免起弧限流電阻R9和轉(zhuǎn)弧接觸器KM3燒壞。

（2）鍋爐專業(yè)每周對等離子發(fā)生器、燃燒器、空壓機、冷干機進行定期檢查，清理空壓機各濾網(wǎng)，檢查冷干機自動疏水情況，對不能拉弧的等離子發(fā)生器檢查是否有漏水現(xiàn)象，必要時拆出發(fā)生器進行檢查。

（3）熱控專業(yè)每周定期檢查載體風（氮氣和壓縮空氣）回路中的相關(guān)流量計、比例閥，確保載體風系統(tǒng)狀態(tài)良好。

3.系統(tǒng)優(yōu)化措施

（1）針對壓縮空氣在等離子點火系統(tǒng)中的重要作用，將原來拉弧前維持流量在9～12m3/h，提高到15-20m3/h。程控拉弧后應觀察載體風與電流、電壓的跟蹤關(guān)系，電流上升到設(shè)定的280A時，載體風流量應在25m3/h左右，以保證電壓在300V以上，必要時可使用手動適當調(diào)整。

（2）更換冷卻水系統(tǒng)的管路材料，提高冷卻水管的使用壽命，減少了因冷卻水漏水而導致的發(fā)生器絕緣降低。

（3）更換了新型的一體式等離子體發(fā)生器，消除了因安裝不到位引起的極間絕緣不合格及冷卻水內(nèi)漏。

（4）完善等離子配電室空調(diào)設(shè)施，保證配電室的有效制冷，防止IGBT設(shè)備因溫度過高而燒壞。

4.優(yōu)化后效果對比

經(jīng)過我公司各專業(yè)的努力，現(xiàn)等離子點火系統(tǒng)運行已相當可靠，近兩次機組臨停時，等離子點火系統(tǒng)拉弧成功率達到100%，只發(fā)生運行中斷弧1次。各運行參數(shù)，如電流、電壓、載體風系統(tǒng)指標優(yōu)良，有效地保證了鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，下圖為等離子點火裝置優(yōu)化前后對比圖。

圖中上方曲線為優(yōu)化后的等離子點火裝置參數(shù)，下方為未優(yōu)化的?？梢钥闯?，通過提高載體風流量，不僅提高了運行電壓，保證了運行電流的有效提高，更主要的是得到了較高的點火功率，有利于入爐煤的有效點燃。

【參考文獻】

[1]古建全，錢鋒，鐘春林.等離子點火燃燒器及控制系統(tǒng)總的部分.東方電氣深圳東方鍋爐控制有限公司，2011.9.