摘 要：空預器在火力發(fā)電機組中扮演著重要角色，對于機組安全穩(wěn)定可靠運行起著關鍵作用?，F(xiàn)結合某火力發(fā)電廠發(fā)生的三個空預器異常事故案例進行深入剖析，探討并總結提升空預器控制系統(tǒng)運行可靠性的相關舉措，從原理上入手，在電氣控制回路、相關判斷邏輯和設備運行環(huán)境三個方面提出了切實可行的措施，從而能夠全方位實現(xiàn)空預器控制系統(tǒng)可靠性提升。

關鍵詞：火力發(fā)電機組；空預器控制系統(tǒng)；可靠性

中圖分類號：TM621.6" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2025）01-0008-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.01.002

0" " 引言

在火力發(fā)電機組中，空預器將空氣提前加熱到一定的溫度，回收了尾部煙氣中的熱量的同時又能夠降低排出煙氣的溫度。如果單側空預器發(fā)生異常導致停運，機組將被迫限帶一半負荷；如果雙側空預器均發(fā)生異常導致停運，機組將會被迫停運。因此，空預器對于火力發(fā)電廠的重要性不言而喻。對于電氣專業(yè)來說，如何提高空預器控制系統(tǒng)的可靠性顯得格外重要，這不僅是提高火力發(fā)電廠空預器運行可靠性的重要保證，更是保障機組平穩(wěn)運行的關鍵性舉措。

1" " 案例

1.1" " 案例一

某火力發(fā)電廠1 000 MW機組，事故發(fā)生時帶負荷900 MW，給水流量2 640 t/h，A、B、C、D、E、F六臺磨煤機運行，監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)“B空預器停轉”報警，同時空預器出口煙氣溫度開始緩慢上漲，并報B空預器火災報警信號，監(jiān)盤人員立刻退出AGC減負荷至500 MW進行故障處理。經查，故障時鍋爐B空預器主電機運行信號存在，變頻器電流在15～22 A范圍內波動，但B空預器的停轉信號來，且火災報警信號出現(xiàn)，到就地確認主電機已停運，空預器也已停運。此次異常事件確認當時情況為B空預器主電機已停運，B空預器也已停轉，但由于運行信號沒有消失，因此輔電機無法正常啟動。事件的主要原因為送“B空預器主電機運行信號”的繼電器發(fā)生故障損壞導致不正常變位，在B空預器主電機實際已經停運的情況下送出信號異常，使得DCS邏輯產生誤判。

1.2" " 案例二

某火力發(fā)電廠1 000 MW機組，事故發(fā)生時帶負荷600 MW，給水流量1 910 t/h，B、C、E、F四臺磨煤機運行中，突然盤前A空預器停止信號觸發(fā)，聯(lián)跳A側三大風機，同時中層C、E磨煤機也相繼發(fā)生跳閘。經查，故障時鍋爐A空預器主電機運行信號消失，盤前變頻器電流顯示穩(wěn)定在12.24 A左右，A空預器停轉信號沒有來，火災報警信號也未出現(xiàn)，到就地確認主電機仍在運行，A空預器也未停轉。此次異常事件的主要原因為送“A空預器主電機運行信號”的繼電器發(fā)生故障導致不正常變位，使得主電機在實際正常運行的情況下，DCS邏輯誤判主電機已停止，且由于電機及軸轉動正常，輔電機無法由DCS指令進行啟動。

1.3" " 案例三

某火力發(fā)電廠1 000 MW機組，事故發(fā)生時帶負荷800 MW，給水流量2 460 t/h，A、B、C、E、F五臺磨煤機運行中，突然盤前A空預器主電機運行信號消失，鍋爐觸發(fā)RB保護動作，聯(lián)跳A側三大風機，同時中層C、E磨煤機也相繼發(fā)生跳閘。經查，故障時鍋爐A空預器主電機運行信號消失，盤前變頻器電流顯示穩(wěn)定在12.87 A左右，A空預器停轉信號沒有來，火災報警信號也未出現(xiàn)，到就地確認主電機仍在運行，A空預器也未停轉。此次事件的主要原因是A空預器主電機運行信號所對應的DCS系統(tǒng)IO柜端子板上的保險故障，導致該保險控制的8個通道上的開關量全部消失，其中就包括A空預器主電機運行信號，因此DCS邏輯判斷A空預器停運，鍋爐觸發(fā)RB保護動作，聯(lián)跳同側風機。

2" " 典型常規(guī)回路圖

火力發(fā)電機組空預器主、輔電機典型常規(guī)回路[1]如圖1所示?；芈房刂齐娫床捎弥绷?4 V，控制方式由就地控制箱上的遠方/就地旋鈕進行切換。KS14為啟/停繼電器，設備遠方或就地啟動后繼電器KS14將通過本身的常開點進行自保持。為限制設備啟動時產生的大電流并實現(xiàn)調速控制，空預器電機一般都配備有變頻器，讓設備能夠平滑啟動，避免拉低母線電壓。由于單臺空預器的主電機和輔電機同軸，兩臺電機在任何時候都不可以同時運行，否則將會損壞減速箱齒輪，一旦減速箱齒輪損壞，檢修時間將非常長，機組將面臨長時間單側風煙系統(tǒng)停運、被迫限一半負荷的不利情況，一旦另一側風煙系統(tǒng)發(fā)生其他異常，機組將會被迫停運，這對于機組能夠滿足正常帶負荷和安全穩(wěn)定運行的要求來說都是絕不允許的。因此，正常情況下主電機在運行，帶著軸旋轉，輔電機不運行，在軸上跟轉，為防止主、輔電機同時運行導致設備損壞，在兩臺電機的控制回路之間設有聯(lián)鎖抑制回路，即如果主電機在工作必須抑制輔電機啟動和工作，同理，如果輔電機在工作也必須抑制主電機啟動和工作。

3" " 可靠性提升措施

3.1" " 電氣控制回路改進

在典型常規(guī)回路圖（圖1）中，來自另一臺電機的常閉聯(lián)鎖抑制接點串于啟/停繼電器KS14自保持接點的外側，最初的設計邏輯為“如果一臺電機在運行將切斷另一臺電機的運行回路”，在這種情況下，如果該接點因氧化、接觸不良等原因誤斷開，則實際正常運行的電機將會發(fā)生誤跳閘。改進后的電氣控制回路圖如圖2所示，將來自另一臺電機的常閉聯(lián)鎖抑制接點移至啟/停繼電器KS14自保持接點的內側，設計邏輯優(yōu)化為“如果一臺電機在運行將使另一臺電機無法啟動”，即一臺電機正常運行時，另一臺電機不論在就地還是在遠方控制下都無法啟動，改進后，在保證聯(lián)鎖抑制功能能夠正常實現(xiàn)的前提下，如果在電機正常運行時該常閉聯(lián)鎖抑制接點誤斷開，也不會使正常運行中的電機誤跳閘，提升了電機的運行可靠性。

3.2" " 空預器相關控制邏輯優(yōu)化

3.2.1" " 電機停運邏輯優(yōu)化

“空預器電機停運信號”由就地空預器變頻器控制箱內KS14繼電器常閉接點送出。采用單一開關量信號作為“空預器電機停運”的判斷條件，可靠性較低，若在空預器電機正常運行的情況下，KS14繼電器常閉接點因某些原因導通，將誤判空預器電機停運。

判斷邏輯可通過如下方法優(yōu)化：在就地空預器變頻器控制箱中增加一個運行信號繼電器（與KS14繼電器同步勵磁），將該新加繼電器的常開接點送出，作為“空預器電機運行信號”加入邏輯判斷。同時取空預器變頻器輸出的電流模擬量信號加入相關邏輯進行綜合判斷。優(yōu)化后的“空預器電機停運”邏輯如下：以下a、b、c條件三取二進行邏輯判斷后，延時3 s后判“空預器電機停運”。

a.“空預器電機停運信號”來；

b.“空預器電機運行信號”沒來；

c.“空預器電機電流”小于平時正常運行電流的30%。

同時，a、b、c任一條件滿足應觸發(fā)聲光報警，便于監(jiān)盤人員及時發(fā)現(xiàn)并通知檢修人員進行處理，避免出現(xiàn)誤判空預器電機停運的情況。

此外，為進一步提升“空預器電機停運”邏輯判別條件的可靠性，條件a和條件b中送至DCS的信號宜分別取自空預器變頻器控制箱中不同繼電器的輔助接點，即不應該使用同一繼電器的常開點和常閉點，否則，如果該繼電器發(fā)生故障，可能導致條件a和條件b同時滿足，使得DCS產生誤判。同理，條件a和條件b中送至DCS的信號宜分別送至DCS系統(tǒng)IO柜的不同板卡上，否則，一旦該板卡出現(xiàn)異常情況發(fā)生故障，可能導致條件a和條件b同時滿足，造成DCS誤判“空預器電機停運”。

3.2.2" " 空預器停轉邏輯優(yōu)化

“空預器停轉”常規(guī)判斷邏輯如下：空預器主電機停運，同時輔電機也停運，延時1 min后判斷[2]。

判斷邏輯可通過如下方法進行優(yōu)化：在空預器本體增加轉速開關提供開關量信號（三取二）送至DCS進行輔助判斷，同時，結合不同機組在空預器停轉后的實際出口煙氣溫度變化情況，增加出口煙氣溫度定值作為報警及判斷空預器停轉的輔助條件。

為提升“空預器停轉”邏輯判斷的可靠性，優(yōu)化后的邏輯如下：以下a、b、c條件三取二進行邏輯判斷后，延時1 min后觸發(fā)空預器停止信號。

a.“空預器主電機停運”來，且“空預器輔電機停運”來；

b.“空預器本體轉速開關停轉信號（三取二）”來；

c.空預器出口煙氣溫度大于某值（由實際運行情況進行設定）。

3.3" " 空預器控制箱運行環(huán)境改善

在火力發(fā)電廠中，空預器變頻器控制箱都位于鍋爐區(qū)域，一般為敞開式布置，該區(qū)域煤粉、灰塵較多，空氣質量較差，運行環(huán)境比較惡劣。受環(huán)境中粉塵、鹽霧及雨水影響，控制箱體容易出現(xiàn)腐蝕，同時控制箱柜門上的密封墊將會隨著時間的推移逐漸老化，箱體密封性逐漸降低，久而久之將導致控制箱內容易出現(xiàn)電子元器件積灰、金屬端子氧化、變頻器受潮損壞等情況，電子元器件積灰、金屬端子氧化可能導致繼電器輔助接點接觸不良或不正常變位，而變頻器損壞將直接導致其所控制的電機停運。不僅如此，由于空預器變頻器需要長期帶電運行，變頻器內部電子元器件持續(xù)發(fā)熱造成就地控制箱內溫度升高，將大大加快元器件老化。

為改善空預器變頻器控制箱的運行環(huán)境，可在空預器變頻器控制箱所處位置搭建一個方形封閉小間，該小間整體采用鋼結構，房屋墻體及屋頂采用雙層夾芯彩鋼板，地面底座采用鍍鋅鋼板，屋頂采用四條熱鍍鋅鋼梁加固，保證小間整體架構牢固，具備較強的耐腐蝕和防水性能。同時在小間內加裝空調，保證小間內溫度恒定，在控制箱體外部設置兩個風扇（一個用于進風一個用于出風）來加強控制箱內外通風，防止變頻器在不通風狹小空間內運行過程中發(fā)生過溫跳閘的異常情況。該小間不僅能夠最大程度地隔絕進入變頻器控制箱的灰塵和潮氣，防止電子元器件受損，而且完美地解決了設備長時間帶電運行所衍生出來的散熱問題。此舉不僅改善了空預器變頻器控制箱的運行環(huán)境，而且對控制箱內的變頻器及其他電子元器件起到了更好的保護作用。

4" " 結束語

從改進電氣控制回路、優(yōu)化相關判斷邏輯、改善設備運行環(huán)境三方面入手，能有效提高火力發(fā)電廠空預器的運行可靠性，防止因控制回路及判斷邏輯方面欠缺所導致的空預器異常停運事件發(fā)生，保障火力發(fā)電機組的安全穩(wěn)定可靠運行，具有一定的實踐價值和推廣意義。

[參考文獻]

[1] 王新中，王云輝.空預器主電機及氣動馬達切斷電磁閥控制回路改造[J].電力安全技術，2010，12（8）：38-39.

[2] 范永江.大型火力發(fā)電廠空預器永磁聯(lián)軸器改造及控制邏輯優(yōu)化[J].儀器儀表用戶，2017，24（11）：90-92.

收稿日期：2024-09-04

作者簡介：陳昱昕（1994—），男，廣東汕頭人，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護。