魏宏偉

摘 要：鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)，是大型火電機(jī)組必備的一種安全監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng)。在鍋爐啟動(dòng)、停止及正常運(yùn)行時(shí)，連續(xù)監(jiān)視燃燒系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算，必要時(shí)發(fā)出動(dòng)作指令，通過各種聯(lián)鎖裝置，使燃燒設(shè)備的相關(guān)部件嚴(yán)格按照既定的合理程序完成必要操作，或處理未遂性事故，以保證操作人員及鍋爐設(shè)備的安全。該文結(jié)合景德鎮(zhèn)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用及實(shí)際案例，對(duì)如何提高其可靠性進(jìn)行探討，提出建議。

關(guān)鍵詞：鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng) 功能 組成 可靠性 措施

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（a）-0088-02

1 引言

鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)，是大型火電機(jī)組必備的一種安全監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng)。在鍋爐啟動(dòng)、停止及正常運(yùn)行時(shí)，連續(xù)監(jiān)視燃燒系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算，必要時(shí)發(fā)出動(dòng)作指令，通過各種聯(lián)鎖裝置，使燃燒設(shè)備的相關(guān)部件嚴(yán)格按照既定的合理程序完成必要操作，或處理未遂性事故，以保證操作人員及鍋爐設(shè)備的安全。

1.1 鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的定義

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)——當(dāng)鍋爐爐膛燃燒熄火時(shí)，保護(hù)爐膛不爆炸（外爆或內(nèi)爆）而采取監(jiān)視和控制措施的自動(dòng)系統(tǒng)。包爐膛安全系統(tǒng)和燃燒器控制系統(tǒng)。

1.2 基本功能

常見的大型機(jī)組爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱FSSS）一般基本功能如表1。

2 景德鎮(zhèn)電廠燃煤機(jī)組的鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 概述

隨著近些年各機(jī)組的DCS改造，實(shí)現(xiàn)了DCS綜合控制。目前景德鎮(zhèn)電廠燃煤機(jī)組的爐膛安全監(jiān)控功能，全都溶入DCS系統(tǒng)——和其他子功能系統(tǒng)（如DEH、MCS、SCS、DAS等）一樣，均作為智能節(jié)點(diǎn)（過程控制單元），掛在控制網(wǎng)上，并配有多個(gè)冗余的操作員站、工程師站（EWS），用通訊網(wǎng)絡(luò)將其相聯(lián)。

2.2 FSSS系統(tǒng)配置

系統(tǒng)控制站（主控制器）的功能分配

按控制功能進(jìn)行分站。與MCS、SCS、DAS、DEH等系統(tǒng)共用服務(wù)器2臺(tái)（冗余配置），完成歷史數(shù)據(jù)的管理和系統(tǒng)裝載等功能；共用工程師站2臺(tái)，完成系統(tǒng)組態(tài)調(diào)試和下裝；共用操作員站7臺(tái)，其中6臺(tái)既可操作也可監(jiān)視，1臺(tái)只用做監(jiān)視。通過操作員站CRT顯示畫面及鍵盤，運(yùn)行人員可在啟動(dòng)、停機(jī)、及正常運(yùn)行工況下，完成所有被控對(duì)象操作和獲取系統(tǒng)運(yùn)行的各種信息。

3 防止FSSS拒動(dòng)、誤動(dòng)

分散控制系統(tǒng)（DCS）經(jīng)過自上世紀(jì)七十年代至今的三十多年之應(yīng)用、發(fā)展，在火力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用中為電力生產(chǎn)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行作出了很大貢獻(xiàn)。DCS系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)、冗余的控制器配置及電源、通信網(wǎng)絡(luò)的冗余設(shè)計(jì)，靈活的邏輯組態(tài)功能，“控制分散——使危險(xiǎn)分散，操作管理集中”的設(shè)計(jì)思想，使溶入DCS的FSSS可靠性大為增強(qiáng)。

3.1 常見的熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)原因

熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的原因大致可以概括如表2。

3.2 相關(guān)案例及措施

3.2.1保持良好的外部環(huán)境條件

按照要求，保持良好密封性及溫度和濕度，定期清洗更換機(jī)柜之濾網(wǎng)，及時(shí)封堵電纜空洞，滿足防塵要求。

3.2.2重視電源與接地

須在設(shè)計(jì)、維護(hù)、檢修各階段保證有可靠的電源，良好的接地系統(tǒng)，以免FSSS誤動(dòng)。尤應(yīng)注意下述問題：

（1）FSSS接地系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)程、規(guī)范和制造廠的技術(shù)要求。遠(yuǎn)程控制柜或I/O柜應(yīng)就近獨(dú)立接入電氣接地網(wǎng)，并進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試，確保接地滿足要求。

（2）所有進(jìn)入FSSS的信號(hào)電纜必須采用質(zhì)量合格的屏蔽電纜，屏蔽層應(yīng)有良好的單端接地；后備硬手操停爐、停機(jī)線路的電纜應(yīng)采用阻燃電纜，控制和動(dòng)力芯線不得合用一根電纜，冗余的電源間以及冗余的系統(tǒng)間不得合用電纜。在敷設(shè)電纜時(shí)，測(cè)量、控制和動(dòng)力電纜應(yīng)分層布置。

（3）機(jī)組檢修時(shí)，應(yīng)在解開總接地母線連接的情況下，進(jìn)行FSSS之DCS接地、屏蔽電纜屏蔽層接地等接地系統(tǒng)對(duì)地的絕緣電阻測(cè)試，以及接地電極接地電阻值測(cè)試。各項(xiàng)數(shù)值應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)程、規(guī)范技術(shù)要求。

（4）對(duì)于給煤機(jī)的自保持回路應(yīng)既要防止廠用電切換時(shí)誤跳閘，又要防止廠用電失去后恢復(fù)時(shí)間超過一定值時(shí)再重新起動(dòng)，以免滅火后重起造成爐膛爆燃事故。

3.2.3按照規(guī)范要求，滿足FSSS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，合理配置系統(tǒng)軟硬件

（1）原設(shè)計(jì)無總風(fēng)量低保護(hù)、FSSS失電保護(hù)

關(guān)于“FSSS失電”保護(hù)，失電后是否及如何自動(dòng)觸發(fā)MFT，要求：“勿需自動(dòng)觸發(fā)但應(yīng)報(bào)警的強(qiáng)制性手動(dòng)總?cè)剂咸l的條件”。

（2）加裝的直接動(dòng)作的鍋爐緊急跳閘按鈕，只有一路供電電源，在機(jī)組A檢中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)雙路供電電源及切換。

（3）火焰保護(hù)只有全爐膛滅火保護(hù)，沒配備單臺(tái)磨層火焰滅火停磨保護(hù)

為了防止誤動(dòng)，邏輯如下。

A-E磨保護(hù)均增加“3/4無火”急停條件：①若“給煤機(jī)已啟”且“煤量大于16 t/h”且“無相鄰層支持”，則延時(shí)30 S后，磨急停保護(hù)動(dòng)作。②若“有相鄰層支持”則則延時(shí)60 s后，磨急停保護(hù)動(dòng)作。

（4）配合微油點(diǎn)火系統(tǒng)，進(jìn)行FSSS相關(guān)邏輯改進(jìn)

小油槍啟動(dòng)條件：

①燃油母管壓力正常（大于0.8 MPa）；

②壓縮空氣母管壓力正常（大于0.35MPa）；

③各角空氣閥關(guān)閉；

④鍋爐允許點(diǎn)火（原油層點(diǎn)火允許條件）；

⑤就地控制箱控制選擇開關(guān)在遠(yuǎn)控位置；

⑥操作員站確定在微油點(diǎn)火方式；

小油槍啟動(dòng)程控邏輯：

操作員站操作程控啟動(dòng)小油槍系統(tǒng)程控開始—高能點(diǎn)火器點(diǎn)火，開啟燃油閥—燃油閥開啟延時(shí)5S（運(yùn)行人員需通過火焰電視觀看燃燒穩(wěn)定）—開啟壓縮空氣閥—啟動(dòng)過程完成。高能點(diǎn)火器啟動(dòng)30秒鐘自動(dòng)停止。

小油槍停止程控邏輯：

操作員站操作程控停止小油槍指令后：關(guān)閉小油槍燃油閥—延時(shí)10 min后關(guān)閉壓縮空氣閥。

連鎖停止小油槍的條件：

①小油槍啟動(dòng)過程中，小油槍火檢未見火延時(shí)30秒，自動(dòng)關(guān)閉燃油閥；

②MFT動(dòng)作，關(guān)閉所有的燃油閥，并禁止所有小油槍啟動(dòng)；

③在燃燒過程中（小油槍運(yùn)行30秒后），燃油閥在開位且油槍火檢持續(xù)2秒以上無火，給煤機(jī)已啟且煤量大于16噸，延時(shí)關(guān)閉燃油閥，同時(shí)關(guān)閉對(duì)應(yīng)送粉管道的擋板門。

1#磨煤機(jī)保護(hù)邏輯

①在FSSS中設(shè)計(jì)1#磨煤機(jī)“正常運(yùn)行模式”和“小油槍運(yùn)行模式”兩種模式，并可以相互切換；

②在“正常運(yùn)行模式”運(yùn)行時(shí)，1# 磨煤機(jī)維持原有的保護(hù)邏輯；

③在“小油槍運(yùn)行模式”運(yùn)行時(shí)，1#磨煤機(jī)啟動(dòng)條件中增加由小油槍裝置送來的四臺(tái)小油槍中任意四臺(tái)工作正常的信號(hào)（工作正常的信號(hào)可由小油槍燃油閥開、見火和壓縮空氣閥開均滿足來判斷）；

④1#磨煤機(jī)運(yùn)行，且機(jī)組主汽流量大于35%時(shí)，操作人員可將“小油槍運(yùn)行模式”人工切換至“正常運(yùn)行模式”；

⑤1#磨煤機(jī)保護(hù)中“3/4無火”保護(hù)在“小油槍運(yùn)行模式”下，自動(dòng)退出，只有切到“正常運(yùn)行模式”時(shí)，此項(xiàng)保護(hù)才起作用；

⑥兩只小油槍故障的情況下或者兩個(gè)出口擋板已關(guān)，磨煤機(jī)停止。（此邏輯在小油槍運(yùn)行模式下起作用）

鍋爐主保護(hù)邏輯

①全爐膛無火保護(hù)中，“小油槍運(yùn)行模式”下此項(xiàng)保護(hù)不動(dòng)作；

②失去燃料保護(hù)，條件應(yīng)加入小油槍已投入過的判斷和小油槍油閥全部關(guān)閉的條件。

③爐膛吹掃條件中加入小油槍的所有油閥已關(guān)的條件。

出口擋板邏輯

①將原有的1#磨煤機(jī)出口擋板的群操功能變?yōu)閱尾俟δ芎腿翰俟δ芡瑫r(shí)存在；

②1#磨煤機(jī)出口擋板單角關(guān)閉的條件為小油槍故障（油閥已開、壓縮空氣閥開、見火）取非。

3.2.4加強(qiáng)FSSS運(yùn)行維護(hù)管理

（1）加強(qiáng)完善軟件管理。

從設(shè)備管理各層面進(jìn)一步規(guī)范FSSS等DCS之相關(guān)軟件與數(shù)據(jù)庫(kù)備份、升級(jí)、修改與保存、工程師站分級(jí)管理與口令設(shè)置等工作。

（2）硬件維護(hù)。

應(yīng)定期對(duì)FSSS的DCS卡件投運(yùn)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)長(zhǎng)周期運(yùn)行的模件應(yīng)按照重要程度適時(shí)更換。定期檢查DCS電源回路和重要控制回路接線螺絲有無松動(dòng)和過熱現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)線應(yīng)無擦痕、磨損跡象，電源熔斷器容量正確，DI通道熔斷器無開路，冗余系統(tǒng)處于正常的工作和熱備用狀態(tài)。

3.2.5定期進(jìn)行FSSS聯(lián)鎖試驗(yàn)

做好FSSS保護(hù)聯(lián)鎖試驗(yàn)是防止保護(hù)誤動(dòng)拒動(dòng)的必要手段。FSSS系統(tǒng)試驗(yàn)規(guī)程已經(jīng)編寫完畢，并下發(fā)執(zhí)行。其它須試驗(yàn)場(chǎng)合可參照?qǐng)?zhí)行。

此外，聯(lián)鎖試驗(yàn)應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)模擬物理工作條件進(jìn)行傳動(dòng)，嚴(yán)禁在控制柜內(nèi)輸入端子處進(jìn)行模擬試驗(yàn)。

3.2.6不得擅自取消、退出FSSS保護(hù)或改動(dòng)保護(hù)定值

（1）單項(xiàng)保護(hù)的投/退。

機(jī)組FSSS柜內(nèi)原設(shè)計(jì)有單項(xiàng)保護(hù)的投/退硬開關(guān)，根據(jù)《DL 5000-2000火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》12.6.1—7“保護(hù)回路中不應(yīng)設(shè)置供運(yùn)行人員切、投保護(hù)的任何操作設(shè)備”之要求， FSSS機(jī)柜柜門平時(shí)上鎖；須單項(xiàng)保護(hù)的投/退時(shí)，熱工人員開門，運(yùn)行監(jiān)護(hù)進(jìn)行投/退操作。

（2）故障處理原則如下。

鍋爐爐膛壓力、全爐膛滅火、汽包水位等重要保護(hù)裝置在機(jī)組運(yùn)行中嚴(yán)禁隨意退出，當(dāng)其故障被迫退出運(yùn)行時(shí)，必須制定可靠的安全措施，并在8 h內(nèi)恢復(fù)。

其它保護(hù)裝置被迫退出運(yùn)行時(shí)，必須在24 h內(nèi)恢復(fù)。否則應(yīng)立即停機(jī)、停爐處理。

4 加強(qiáng)全方位的管理，防止FSSS拒動(dòng)、減少誤動(dòng)

從DCS系統(tǒng)硬、軟件，到測(cè)量元件、電纜、及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以及外部環(huán)境，還有人為的因素，系統(tǒng)中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均會(huì)導(dǎo)致FSSS系統(tǒng)部分功能失效或引發(fā)系統(tǒng)故障、鍋爐滅火甚至機(jī)組跳閘。而拒動(dòng)更危險(xiǎn)，可能造成人身傷害、損壞主設(shè)備損壞。

參考文獻(xiàn)

[1] 熱工控制設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[S].北京：水利電力出版社，1995.

[2] 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng).武漢水利電力大學(xué)，1993.

[3] DL/T774-2004火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程.

[4] DL/T701-1999火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化術(shù)語(yǔ).