楊東暉 郭月蘭/內(nèi)蒙古烏海熱電廠

滅火保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

楊東暉 郭月蘭/內(nèi)蒙古烏海熱電廠

通過(guò)對(duì)烏海熱電廠鍋爐滅火保護(hù)系統(tǒng)（MFT）的深入研究與總結(jié)，分析并提煉出滅火保護(hù)系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)要點(diǎn)和難點(diǎn)，以及對(duì)現(xiàn)有邏輯組態(tài)的行之有效的優(yōu)化策略。

保護(hù)裝置；火檢檢測(cè)器；壓力開(kāi)關(guān)

滅火保護(hù)系統(tǒng)是火電廠實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行的主要保護(hù)裝置之一，能監(jiān)視爐膛火焰，并能指導(dǎo)燃料安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的燃燒，確保機(jī)組安全。滅火保護(hù)系統(tǒng)如果不夠完善可靠，則引起主輔設(shè)備的誤動(dòng)或拒動(dòng)，在異常工況下甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞或人員傷亡事故。為了確保滅火保護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，本文結(jié)合烏海熱電廠滅火保護(hù)系統(tǒng)近幾年來(lái)的維護(hù)整定實(shí)例，分析提煉出滅火保護(hù)系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)要點(diǎn)和難點(diǎn)，以及合理的優(yōu)化策略。

一、火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

目前常用的火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有單體式，如DURAG等；機(jī)架一體式，如中能等。單體式火檢信號(hào)處理單元回路較為繁復(fù)，需要為每臺(tái)火檢檢測(cè)器配置電源回路、信號(hào)回路，好處是危險(xiǎn)分散，各火檢檢測(cè)器獨(dú)立運(yùn)行互不干擾。而機(jī)架式火檢信號(hào)處理單元配置統(tǒng)一的電源模塊及背板，一組機(jī)架一般可搭配四到八臺(tái)火檢檢測(cè)器，一臺(tái)爐配置4組機(jī)架就能實(shí)現(xiàn)對(duì)全部火檢的信號(hào)采集與處理。單體式如下頁(yè)圖（1）所示。

火檢檢測(cè)器一般提供兩路火檢信號(hào)，一路為模擬量，可實(shí)時(shí)顯示火檢強(qiáng)度；另一路為開(kāi)關(guān)量，指示火檢有火或延時(shí)無(wú)火。在烏海熱電廠的運(yùn)行實(shí)踐中，曾多次發(fā)生模擬量火檢完好而開(kāi)關(guān)量有火信號(hào)異常的情況。在日常運(yùn)行中，由于模擬量火檢較為直觀，運(yùn)行人員往往喜歡監(jiān)視模擬量火檢，而忽略開(kāi)關(guān)量火檢信號(hào)。這樣當(dāng)火檢檢測(cè)器故障導(dǎo)致有火信號(hào)消失時(shí)，從模擬量火檢上是看不到異常的。所以在火檢畫(huà)面組態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要把開(kāi)關(guān)量、模擬量火檢共同顯示，最好能放置在一起，這樣運(yùn)行人員能非常直觀的監(jiān)測(cè)到火檢狀態(tài)，并能及時(shí)判斷出異常。機(jī)架一體式及其分散布局如下頁(yè)圖（2）所示。

火檢偷看問(wèn)題會(huì)影響到火檢有火判斷，導(dǎo)致保護(hù)邏輯判斷失誤?；饳z偷看在目前使用的探頭中都存在，只是偷看的程度不同而已。當(dāng)燃料噴入爐膛燃燒，火焰可分為黑籠區(qū)、初始燃燒區(qū)、安全燃燒區(qū)、及燃盡區(qū)。初始燃燒區(qū)的火焰的脈動(dòng)最強(qiáng)，既探頭對(duì)準(zhǔn)該區(qū)才能獲得最佳的檢測(cè)效果。否則檢測(cè)不到火焰或偷看。為了盡量減少偷看，傳感器安裝位置應(yīng)與其檢測(cè)的火焰盡可能的接近而與臨近的燃燒器的火焰盡可能的遠(yuǎn)。探頭安裝應(yīng)對(duì)準(zhǔn)火焰的根部，且不與其它任何相鄰燃燒器的火焰相交叉。還可以調(diào)整信號(hào)增益及門(mén)坎值的設(shè)定。另外可以將火檢信號(hào)與給粉機(jī)運(yùn)行信號(hào)結(jié)合起來(lái)判斷有火，避免火檢偷看的影響。

這里特別要強(qiáng)調(diào)，如果采用機(jī)架一體式火檢裝置，一定要注意分散危險(xiǎn)。以烏海熱電廠為例，按火檢動(dòng)作邏輯，同層4角火檢有3臺(tái)指示無(wú)火時(shí)，該層火檢無(wú)火信號(hào)發(fā)出。所以在火檢檢測(cè)器安裝時(shí)，同層火檢不能放置在一個(gè)機(jī)架內(nèi)，而應(yīng)該同角的火檢布置在一起。否則一旦機(jī)架本身電源或電路板發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致一層火檢都檢測(cè)不到火焰，進(jìn)而導(dǎo)致給粉機(jī)磨煤機(jī)跳閘，嚴(yán)重影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至可能導(dǎo)致滅火。

二、爐膛壓力開(kāi)關(guān)、火檢冷卻風(fēng)開(kāi)關(guān)取樣點(diǎn)設(shè)計(jì)關(guān)鍵及邏輯優(yōu)化

爐膛壓力保護(hù)是滅火保護(hù)系統(tǒng)的重要保護(hù)項(xiàng)之一。一般來(lái)說(shuō)，爐膛壓力保護(hù)輸出采用“三取二”邏輯，且分正負(fù)向分別進(jìn)行壓力判斷，也就是說(shuō)一共需要6個(gè)開(kāi)關(guān)測(cè)點(diǎn)。而火檢冷卻風(fēng)開(kāi)關(guān)測(cè)點(diǎn)則并無(wú)要求，一個(gè)取樣點(diǎn)或多個(gè)取樣點(diǎn)均可。

為了對(duì)爐膛壓力信號(hào)進(jìn)行有效的監(jiān)控和判斷，壓力開(kāi)關(guān)取樣孔應(yīng)該盡量采用多點(diǎn)并相互獨(dú)立的方法取樣，既分別在爐膛的兩側(cè)設(shè)置6個(gè)取樣點(diǎn)，每點(diǎn)安裝一臺(tái)壓力開(kāi)關(guān)，正壓負(fù)壓各3臺(tái)且交叉布置，以提高取樣的可靠性，并且方便在故障時(shí)做隔離處理。在DCS組態(tài)中，邏輯模塊也應(yīng)進(jìn)行冗余設(shè)置。各壓力信號(hào)應(yīng)盡量分散在同一個(gè)DPU的不同模件上。

爐膛壓力監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)在日常的維護(hù)中，一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是對(duì)壓力取樣管路的吹掃。爐膛壓力為微壓，長(zhǎng)期運(yùn)行中易堵灰，影響正常的壓力取樣，所以在鍋爐停爐后要及時(shí)進(jìn)行正壓吹掃，清除管路內(nèi)的積灰。

火檢冷卻風(fēng)壓開(kāi)關(guān)取樣設(shè)計(jì)與爐膛壓力類(lèi)同，由于對(duì)安全和精度的要求不如爐膛壓力那么高，采用單開(kāi)關(guān)取樣即可。當(dāng)然為了提高保護(hù)的可靠性，采用“二取二”甚至“三取二”的邏輯亦可。火檢冷卻風(fēng)壓動(dòng)作邏輯與爐膛壓力的不同處是壓力動(dòng)作方向是單純的由大到小，所以可以設(shè)計(jì)兩級(jí)壓力取樣點(diǎn)，分別是低Ⅰ值和低Ⅱ值，并把兩值串聯(lián)接入動(dòng)作邏輯中?；蛘咴偌右粋€(gè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行反饋信號(hào)，形成“三取二邏輯”。這樣也能避免由于壓力開(kāi)關(guān)的信號(hào)誤發(fā)或拒發(fā)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

三、滅火保護(hù)裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化

烏海熱電廠鍋爐滅火保護(hù)裝置為繼電器控制回路，嵌套在DCS系統(tǒng)中，獨(dú)立運(yùn)行。輸入信號(hào)由DCS提供“三取二”信號(hào)，邏輯判斷后，經(jīng)動(dòng)作回路輸出。輸出回路分交、直流兩路，兩路互備。所有開(kāi)出信號(hào)由交、直兩路動(dòng)作信號(hào)并聯(lián)輸出。由于是兩路冗余，一些相關(guān)的信號(hào)也需要分別送至兩路動(dòng)作回路中，如手動(dòng)打閘信號(hào)、失電保護(hù)信號(hào)、DCS失靈信號(hào)燈，否則會(huì)導(dǎo)致兩路信號(hào)不一致，一路動(dòng)而另一路未動(dòng)如下頁(yè)圖（3）所示。

滅火保護(hù)投切項(xiàng)目，要嚴(yán)格按照技術(shù)監(jiān)督要求、鍋爐生產(chǎn)廠家、企業(yè)相關(guān)規(guī)定三家結(jié)合制定。保護(hù)一般由DCS側(cè)投入，應(yīng)在運(yùn)行操作員站畫(huà)面上有狀態(tài)顯示，方便運(yùn)行值班員直觀的觀察到滅火保護(hù)的投運(yùn)情況。

滅火保護(hù)最重要的作用之一是切斷燃料，如跳閘排粉機(jī)、磨煤機(jī)、給煤機(jī)，斷開(kāi)給粉機(jī)電源等。跳輔機(jī)采用常開(kāi)回路，保護(hù)動(dòng)作時(shí)輸出；斷電源采用常閉回路，保護(hù)動(dòng)作時(shí)信號(hào)斷開(kāi)，電源回路失電。在裝置檢修維護(hù)時(shí)，特別要注意常閉回路的檢查整定。一些細(xì)節(jié)也不能放過(guò)，如輔助觸點(diǎn)的接觸靈敏度。輔助觸點(diǎn)在長(zhǎng)期的吸合斷開(kāi)動(dòng)作中，觸頭容易老化，導(dǎo)致接觸不良，這種現(xiàn)象的表現(xiàn)不明顯，不易發(fā)現(xiàn)。所以在檢修維護(hù)時(shí)，要對(duì)輔助觸點(diǎn)的動(dòng)作靈敏度進(jìn)行校驗(yàn)，通過(guò)測(cè)得的阻值大小判斷觸點(diǎn)的好壞。一定要做到周期校驗(yàn)，并在檢測(cè)到阻值增大后立即更換，保證輔助觸點(diǎn)動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著電力行業(yè)高新技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)電廠設(shè)備系統(tǒng)和裝置原件日趨高度自動(dòng)化和智能化，系統(tǒng)的安全性、可靠性變得日益重要。保護(hù)裝置從功能上變的更加強(qiáng)大，可靠性也大為提高。但是，無(wú)論多么先進(jìn)的設(shè)備，從可靠性角度看，絕對(duì)可靠（即不出故障）是絕對(duì)辦不到的。因此，在一定意義上講，“有故障”是絕對(duì)的。但是，故障與事故之間并不是必然的關(guān)系，對(duì)故障也不是不能防范，關(guān)鍵是如何從根源上掐死故障，或者盡早檢測(cè)、發(fā)現(xiàn)故障，然后預(yù)防、軟化、控制和排除故障，避免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。要努力使熱工保護(hù)邏輯組態(tài)及裝置設(shè)備可靠性向“無(wú)故障”狀態(tài)發(fā)展，為熱力設(shè)備的安全運(yùn)行把好最后的一道關(guān)。

［1］鍋爐滅火保護(hù)裝置JB/T 6513-1992，阿城電站設(shè)備自動(dòng)化設(shè)計(jì)研究所.

［2］XDPS工程師手冊(cè)，上海新華控制技術(shù)有限公司.

［3］數(shù)字化爐膛火焰監(jiān)視系統(tǒng)，哈爾濱中能自動(dòng)化有限公司.

圖1

圖2

圖3