提高爐膛壓力保護裝置可靠性探析

摘 要：爐膛壓力保護是鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要保護信號，是防止鍋爐滅火和爆炸的重要手段之一。某電廠爐膛壓力保護裝置在實際運行過程中，由于測量裝置的原因?qū)е卤Ｗo連續(xù)誤動，嚴重影響機組的安全穩(wěn)定運行。文章通過對兩次壓力保護動作情況進行分析研究，查找存在的問題，提出改進完善的措施和建議，供同行在處理同類問題時參考。

關鍵詞：爐膛壓力；保護裝置；分析研究；改進完善

1 概述

某電廠一期工程為2×362MW燃煤機組，鍋爐為美國福斯特威勒能源公司與西班牙福斯特威勒分公司聯(lián)合設計、西班牙制造的平衡通風、固態(tài)排渣、自然循環(huán)汽包爐，采用前后墻對沖燃燒，可在不同壓力下運行。

鍋爐原設計爐膛壓力監(jiān)測測點15個，其中3個為模擬量，12個為開關量（爐膛壓力高、高高、低、低低各3個）。由于在鍋爐前墻方向布滿屏式過熱器，受位置限制，爐膛負壓取樣點只能位于鍋爐左右墻兩側。現(xiàn)場鍋爐在左右墻側相應位置各三個取樣孔，左墻3根獨立取樣管分別送至3個獨立的緩沖罐，每個緩沖罐上安裝4個壓力開關（爐膛壓力高、高高、低、低低各1個）進行3取2保護（如圖1），右墻3根獨立取樣管分別送至3個獨立的變送器用于鍋爐負壓調(diào)節(jié)。

圖1 爐膛壓力開關安裝示意圖

某日7：40左右，#1機組負荷377MW，運行參數(shù)穩(wěn)定，突然出現(xiàn)爐膛壓力低（通道3）報警，4分鐘后出現(xiàn)爐膛壓力低（通道2）報警，機組鍋爐跳閘，首出為爐膛壓力低。檢查確認機組跳閘前機組各有關參數(shù)平穩(wěn)，風組及其擋板運行正常，爐膛壓力（爐膛壓力變送器的指示值）正常，判斷機組跳閘是爐膛壓力低保護誤動造成。檢查回路接線以及模件以及機柜電源工作情況進行，確認保護回路接線緊固，模件以及機柜電源工作正常。對3個爐膛壓力低壓力開關進行現(xiàn)場校驗（設定值為-8英寸水柱），開關A動作值為-7.8英寸水柱；開關B動作值為-3.8英寸水柱，開關C動作值為-4.4英寸水柱，有較大的漂移。綜合上述檢查結果，結合當天由于煤種變化爐膛壓力經(jīng)常有較大幅度波動的情況，當時分析認為保護誤動是由于開關設定值漂移造成。對#1鍋爐全部12個爐膛壓力保護開關進行重新校驗，并從取樣一次閥處對爐膛壓力開關三個取樣口進行檢查和疏通，處理完成后于14：40左右機組重新并網(wǎng)運行。

次日1：45左右， #1機組再次出現(xiàn)爐膛壓力低（通道1）報警， 2分鐘后出現(xiàn)爐膛壓力低（通道3）報警，機組跳閘，首出為爐膛壓力低。機組跳閘后，已經(jīng)動作的壓力開關A和C保持在觸發(fā)狀態(tài)，2：00左右爐膛壓力開關B也發(fā)出壓力低報警。在此狀態(tài)下對開關的接點進行短接，信號可以在DCS中翻轉(zhuǎn)，說明信號電纜無斷裂情況，DCS卡件及邏輯正常。而此時爐膛內(nèi)的壓力持續(xù)維持在-10毫米水柱左右，打開壓力開關取樣緩沖罐的校驗口，將緩沖罐直通大氣后，三個壓力開關立即同時復位。上述現(xiàn)象表明：緩沖罐內(nèi)確實存在負壓，三個壓力開關系正確動作；緩沖罐內(nèi)壓力與爐膛壓力不一致，緩沖罐內(nèi)與爐膛之間沒有順暢聯(lián)通，壓力開關取樣管已被堵塞。隨即用壓縮空氣對#1鍋爐爐膛壓力開關取樣管進行吹掃疏通，吹出粉狀雜質(zhì)。

2 爐膛壓力保護誤動原因分析

從上述過程分析可以得出，#1鍋爐爐膛壓低保護的回路接線、電纜、卡件及邏輯方面均不存在問題，引起壓力低保護動作的原因是爐膛壓力保護測量取樣管“S”型緩沖結構處堵塞。

根據(jù)氣體等容變化的原理，對于一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的條件下，它的壓強和熱力學溫度成正比，即有公式：

（T1+273）/（T2+273）=P1/P2

其中：P1-形成封閉空間時的壓力，近似認為P1=10336mmH2O（大氣壓力）；T1為形成封閉空間時的溫度，取T1=23℃（校驗時的環(huán)境溫度，見表1）；P2為壓力開關動作時的壓力，P2=P1-203=10133mmH2O

代入上述公式，可得出T2約為17℃，比T1低6℃，即常溫常壓的密閉容器，溫度下降約6℃，可以形成-203mmH2O的負壓。從當時的溫度曲線表（表1）的數(shù)值來看，10日完成壓力表校驗的時間約為11時，當時的溫度為23℃左右，11日再次出現(xiàn)爐膛壓力低的時間為1：45，當時的溫度為19℃，雖然僅有4℃左右的溫差變化，但綜合考慮取樣管緊靠鍋爐，受鍋爐熱輻射的影響，在風的作用下其溫度變化比氣象上的區(qū)域溫度變化更為劇烈，是可以達到6℃的。

表1 溫度曲線表

鍋爐第一次跳閘后，僅打開取樣一次閥檢查取樣口（未發(fā)現(xiàn)堵塞），未能及時發(fā)現(xiàn)取樣管“S”型緩沖結構處堵塞，加上存在壓力開關設定值漂移且爐膛壓力波動的情況，未能準確查找判斷原因，導致同樣事件重復發(fā)生。

3 存在的問題與改進措施

湄洲灣電廠的爐膛壓力保護測量系統(tǒng)存在以下幾個問題：（1）取樣系統(tǒng)容易堵塞。（2）取樣系統(tǒng)堵塞后不易發(fā)現(xiàn)。（3）壓力開關設定值容易出現(xiàn)漂移現(xiàn)象。針對上述問題，采取的改進措施有：（1）擴大取樣管口徑，從原來的8mm增大為12mm。（2）將“S”形緩沖結構改成“U”形微開口緩沖結構。（3）在三個緩沖器上增設連通管。（4）加強對取樣系統(tǒng)的吹掃工作，由檢修時清理改為每月吹掃一次。（5）增加連通管后，減少了誤動，但增加了拒動的可能（只要有任何一個點出現(xiàn)泄漏，整個取樣系統(tǒng)即與大氣連通，保護拒動），再加上取樣管堵塞后不易發(fā)現(xiàn)的問題，因此在連通管上加裝監(jiān)視變送器，一旦堵塞或泄漏，可通過查看變送器測量值曲線及時發(fā)現(xiàn)。（6）爐膛壓力開關屬于微壓開關，動作設定值易漂移。建議改用變送器取代壓力開關作為測量儀表。

圖2 爐膛壓力測量系統(tǒng)改造后安裝示意圖

4 結束語

電廠實施了上述（1）～（5）條改進措施，爐膛壓力保護裝置可靠性明顯提高，未再出現(xiàn)保護誤動的情況；第（6）條措施因受《DLT 1091-2008火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)程》中4.3.2.2d）條款“爐膛壓力保護應采用過程壓力直接驅(qū)動的壓力開關”的限制未實施。實際上，目前各電廠的爐膛壓力保護都有設置3～5秒的延時，可以通過縮短延時的方式對變送器測量所帶來的信號遲延進行補償，使用變送器取代壓力開關作為測量儀表是完全可行的。變送器測量可以從根本上解決微壓開關易出現(xiàn)設定值漂移的問題，從而有效提高爐膛壓力保護的可靠性，在此作為一個建議提出，供有關專家在修訂標準時參考。

參考文獻

[1]DLT 1091-2008.火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)程[Z].

[2]DLT 435-2004.電站煤粉鍋爐膛防爆規(guī)程[Z].

作者簡介：葉盛春，男，本科學歷，工程師，從事火電廠熱控專業(yè)管理工作。