1000MW機(jī)組漏風(fēng)控制系統(tǒng)安全運行分析及改造優(yōu)化應(yīng)用

張誠

摘 要：文章就1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組使用的空預(yù)器漏風(fēng)控風(fēng)系統(tǒng)的組成和監(jiān)測保護(hù)進(jìn)行闡述。對日常實際使用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并給出了解決優(yōu)化實施方案。

關(guān)鍵詞：1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組；空預(yù)器漏風(fēng)；控制系統(tǒng)；安全運行

一、 背景介紹

外高橋第三發(fā)電有限公司使用的空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制系統(tǒng)（LCS）為上海市東方海事工程技術(shù)有限公司設(shè)計生產(chǎn)制造。

在運行的過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)過扇形板持續(xù)下行，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器電流增大的現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況、現(xiàn)場報警記錄和DCS歷史趨勢曲線分析，認(rèn)定這一情況的發(fā)生是由于設(shè)備長期運行中接觸器積灰等原因，造成接觸器觸點粘連，不能正常脫開，造成扇形板不斷下行彎曲，和空預(yù)器轉(zhuǎn)子摩擦，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器電流增大。

本文對空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制系統(tǒng)實際使用中發(fā)現(xiàn)的安全問題進(jìn)行分析并給出改造實施方案。

二、 系統(tǒng)簡介

空氣預(yù)熱器是火力發(fā)電廠運行中不可缺少的重要輔機(jī)設(shè)備。它在運行中產(chǎn)生的漏風(fēng)主要包括了二部分：間隙導(dǎo)致的直接漏風(fēng)和轉(zhuǎn)動導(dǎo)致的攜帶漏風(fēng)，預(yù)熱器的殼體與轉(zhuǎn)子之間存在間隙。預(yù)熱器中煙氣與空氣由密封分開。殼體密封板與轉(zhuǎn)子密封片之間的密封間隙總是大于零。壓力較高的空氣會穿過密封間隙漏向壓力較低的煙氣側(cè)，這是直接漏風(fēng)。

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)倉格中所包容的空氣隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，會不斷地轉(zhuǎn)移到煙氣側(cè)，被煙氣帶走，這是轉(zhuǎn)動導(dǎo)致的攜帶漏風(fēng)。這種攜帶漏風(fēng)是預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)型式本身決定的，無法減小。

直接漏風(fēng)與密封間隙成正比，與壓差的平方根成正比。預(yù)熱器中氣流間壓差的大小，主要取決于制粉系統(tǒng)以及鍋爐煙風(fēng)道的阻力。壓差與其本身結(jié)構(gòu)也有一定的關(guān)系，但當(dāng)預(yù)熱器的直徑尺寸確定后，就不可能通過設(shè)計本身去減小其中的氣流間壓差值了。因此，從設(shè)計的角度減小漏風(fēng)的唯一方式就是將將密封間隙控制在最小限度。

預(yù)熱器密封裝置的設(shè)計的關(guān)鍵就在于研究其變形的規(guī)律，使設(shè)計出的密封裝置能夠有效地控制各種工況下，確保密封間隙處在最小限值。

空預(yù)器漏風(fēng)控制系統(tǒng)（以下簡稱LCS）就是為了這個目的而設(shè)計的。它的設(shè)計原理是：使空預(yù)器的扇形密封板與是受到煙氣加熱的熱變形轉(zhuǎn)子緊密貼合。為了減少漏風(fēng)量，扇形板的位置由位置發(fā)送器來檢測，確保扇形板的密封間隙維持在最小區(qū)間。[1]

三、 應(yīng)用中出現(xiàn)的安全問題及分析

3.1 問題描述

某次機(jī)組運行期間發(fā)生空預(yù)器A3扇形板故障。至現(xiàn)場檢查，故障狀態(tài)為：A3扇形板系統(tǒng)報警是傳感器故障，初級限位開關(guān)動作。此時，運行人員就地操作，A3扇形板上行，空預(yù)器電流已恢復(fù)正常值。

依據(jù)歷史曲線分析，在故障發(fā)生前空預(yù)器A所有扇形板（A1、A2、A3）均動作正常。此后，A3板開始下探，當(dāng)下探至初級限位開關(guān)動作時，此時A3板應(yīng)回復(fù)上行，但A3板并沒有上行，仍在繼續(xù)下探，導(dǎo)致次級限位開關(guān)動作，傳感器故障報警。直至空預(yù)器電流超過超限，系統(tǒng)保護(hù)動作，所有扇形板強(qiáng)制回復(fù)上行，A1、A2板開始上行，但A3板仍在下探，直到運行人員到就地手動操作后，A3才開始恢復(fù)上行。

在此次事件中，若運行人員未能及時切換手動操作，空預(yù)器電流繼續(xù)上升，將導(dǎo)致空預(yù)器A跳閘，并觸發(fā)空預(yù)器RB。這將會對機(jī)組的安全運行導(dǎo)致極大隱患。

3.2 問題分析

空預(yù)器間隙調(diào)整系統(tǒng)在扇形板下探過程中有多套保護(hù)使扇形板停止下探恢復(fù)上行，避免空預(yù)器電流保護(hù)動作：

1. 扇形板下探至初級限位開關(guān)動作，上行距離約一可調(diào)距離后停止。

2. 如初級限位開關(guān)沒有動作，次級限位開關(guān)動作，傳感器故障報警，扇形板強(qiáng)制回復(fù)上行。

3. 當(dāng)扇形板最大限位開關(guān)動作后，扇形板也回復(fù)上行。

4. 當(dāng)空預(yù)器電流超過一定電流后，保護(hù)動作，扇形板強(qiáng)制回復(fù)上行。

但在此次事件中，以上各保護(hù)均正常動作，但A3扇形版未能及時上行回復(fù)。

因此，確認(rèn)是A3扇形板馬達(dá)交流接觸器（控制下探）在接到保護(hù)動作指令后，接觸器觸點沒有立即釋放，始終在吸合位置，導(dǎo)致A3板持續(xù)下探。

四、 改造方案

與為了杜絕這一現(xiàn)象的發(fā)生，保證設(shè)備的安全運行，特制定以下升級改進(jìn)方案，具體方案如下：

1、增加扇形板提升機(jī)構(gòu)下行接觸器。在原有下行接觸器的基礎(chǔ)上串聯(lián)一個下行接觸器KM1B，當(dāng)兩個接觸器中的任一個接觸器由于長時間運行造成觸點粘合，不能正常斷開時，另外一個繼電器可以斷開電機(jī)動力電源，避免因接觸器粘合不能切除電機(jī)電源造成扇形板下彎而卡塞空預(yù)器情況的發(fā)生。雙接觸器串聯(lián)，使安全系數(shù)加倍，起到雙重保護(hù)的作用。

2、監(jiān)視空預(yù)器轉(zhuǎn)子A、B側(cè)電流和扇形板提升機(jī)構(gòu)上行接觸器。在上行接觸器KM12上增加一常閉輔助觸點送至DCS，作為上行接觸器是否動作的監(jiān)視（上行時觸點斷開，不上行時觸點閉合），在主控柜中增加可用于切斷動力電源的設(shè)備。DCS中增加一套邏輯判斷電路：當(dāng)空預(yù)器任何一側(cè)電流增大，超出電流上限值時，正常情況下應(yīng)該提升扇形板到最高位置，如果上行接觸器仍然沒有閉合，扇形板仍然沒有提升，則斷開動力電源，自動啟用氣馬達(dá)提升扇形板到最高位置。于此同時，DCS發(fā)出報警信號提醒運行人員。

五、 結(jié)束語

通過以上措施，為系統(tǒng)增加了兩套保護(hù)：

第一：雙下行接觸器可以有效防止下行接觸器不能正常斷開情況的發(fā)生。

第二：上行接觸器和空氣預(yù)熱器電流監(jiān)控DCS邏輯電路，可以在電流增大，但上行接觸器不能正常吸合的情況下，切斷主電源，啟動氣馬達(dá)提升扇形板。

綜合以上二套后備保護(hù)，在系統(tǒng)原有保護(hù)的基礎(chǔ)上，可以有效的防止因扇形板不能正常提升與空氣預(yù)熱器摩擦而造成空氣預(yù)熱器電流增大這一情況的發(fā)生。提高設(shè)備的安全性和可靠性，保證機(jī)組的安全可靠運行。

參考文獻(xiàn)

[1] 預(yù)熱器漏風(fēng)控制系統(tǒng)運行維修說明書 上海鍋爐廠有限公司 2006.