電廠鍋爐保護(hù)系統(tǒng)的控制特點(diǎn)及應(yīng)用分析

劉慶偉　穆占杰　王釗

摘 要：為了保證電廠鍋爐設(shè)備在運(yùn)行階段有良好的安全性，應(yīng)認(rèn)識(shí)到電廠中鍋爐設(shè)備對(duì)于電廠效益以及社會(huì)用電穩(wěn)定性的重要性，并能結(jié)合保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)以及電廠當(dāng)中鍋爐設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行優(yōu)化。本文就電廠當(dāng)中鍋爐設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)在其控制方面的特點(diǎn)以及應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；保護(hù)系統(tǒng)；控制系統(tǒng)

電廠為了滿足社會(huì)對(duì)電能的需要，目前也在不斷提升電廠電量的生產(chǎn)效率，各地電廠都引進(jìn)了新型的電廠鍋爐，通過這些鍋爐設(shè)備的使用促進(jìn)電廠發(fā)電總量的增加。但這些電廠鍋爐在性能發(fā)生提升的情況下其仍然存在一些安全隱患，需要通過各種保護(hù)系統(tǒng)的使用來保證電廠鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 電廠鍋爐設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)分析

在本次說明當(dāng)中為使電廠鍋爐設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的作用更充分體現(xiàn)出來，以AS2200EHF型號(hào)的電廠鍋爐設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)為案例進(jìn)行了分析。該保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)用中具有保護(hù)效果好、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。

保護(hù)系統(tǒng)按功能可分為具有三重冗余的中央處理單元和可配置其冗余度的輸入/輸出模件兩部分。中央處理單元有3個(gè)相同的中央處理器組成，所在的機(jī)柜稱為中央機(jī)柜。輸入，輸出部分由12個(gè)擴(kuò)展單元組成，整個(gè)I/O部分安裝在3個(gè)擴(kuò)展機(jī)柜中，最多可插入162塊I/O模件，中央柜和擴(kuò)展柜中都有各自的電源系統(tǒng)。在我廠的配置中采用了一個(gè)中央機(jī)柜和兩個(gè)I/O模件擴(kuò)展柜。分別用于鍋爐保護(hù)和汽機(jī)保護(hù)。

AS220EHF系統(tǒng)的中央單元由3個(gè)單獨(dú)的且同步指令運(yùn)行的CPUE、芭、E組成，中央單元安裝了三取二電路，用來發(fā)現(xiàn)及修正中央單元故障。CPU工作時(shí)從I/0總線讀取指令試數(shù)據(jù)時(shí)，然后進(jìn)行檢測(cè)，送入CPU處理。

2 塔式鍋爐的保護(hù)特點(diǎn)分析

2.1 保護(hù)系統(tǒng)

案例中鍋爐是由德國(guó)STEINMULLER制造的500t/h鍋爐，采用對(duì)沖式混合型分級(jí)旋流式燃燒器，分為4個(gè)燃燒層，每層有4個(gè)獨(dú)立煤粉噴嘴和4個(gè)蒸汽霧化的重油槍，采用3級(jí)點(diǎn)火，共配有4臺(tái)MPSl60中速碗式磨煤機(jī)，和4臺(tái)鏈?zhǔn)焦伟迨浇o煤機(jī)。鍋爐保護(hù)程序是由鍋爐制造廠提供的，設(shè)計(jì)原則是按德國(guó)TRD蒸汽鍋爐安全技術(shù)條例設(shè)計(jì)的。鍋爐保護(hù)系統(tǒng)BPS程序貫穿了整個(gè)鍋爐啟停及正常運(yùn)行當(dāng)中。

2.2 主燃料跳閘保護(hù)邏輯

隨著火電機(jī)組向大容量、高參數(shù)發(fā)展，MFT保護(hù)的作用日漸突出，保護(hù)的作用在于當(dāng)鍋爐失去燃料或其它主要輔助設(shè)備以及運(yùn)行參數(shù)異常情況下，保護(hù)系統(tǒng)能立即切斷進(jìn)入爐膛內(nèi)的燃料，以防止鍋爐滅火后引起爆燃，從而達(dá)到保護(hù)的目的。為確保高可靠性的保護(hù)連動(dòng)，這部分程序由AS220EHF保護(hù)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。MFT由10個(gè)條件組成，即2臺(tái)引風(fēng)機(jī)全停；2臺(tái)送風(fēng)機(jī)全停，爐膛壓力低于一4kPa；儀用壓縮空氣壓力低：無任何油槍投運(yùn)條件下，少于2臺(tái)給煤機(jī)運(yùn)行。以上任一條件成立，則觸發(fā)MFT保護(hù)。

3 電廠鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)在調(diào)試階段的問題以及對(duì)策分析

3.1 保護(hù)系統(tǒng)傳輸調(diào)試

對(duì)電廠當(dāng)中鍋爐設(shè)備的運(yùn)行而言，該保護(hù)系統(tǒng)起到了關(guān)鍵性防護(hù)作用，是保證鍋爐設(shè)備具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性以及質(zhì)量的關(guān)鍵性。但在將該保護(hù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)用到電廠鍋爐設(shè)備保護(hù)方面的時(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和實(shí)際的特點(diǎn)存在出入的情況，這就可能會(huì)致使設(shè)備的運(yùn)行效果受到干擾，最終難以達(dá)到預(yù)期的保護(hù)質(zhì)量。而不同運(yùn)運(yùn)行條件可能會(huì)對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行效果產(chǎn)生難以預(yù)期的影響，目前在一些電廠鍋爐設(shè)備的保當(dāng)中就出現(xiàn)信息傳輸方面的障礙，使得電廠鍋爐設(shè)備的保護(hù)效果受到了影響。

比如一些電廠在使用該保護(hù)系統(tǒng)的時(shí)候，保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中信息傳輸都是通過設(shè)備總線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，但這種信息傳輸模式在使用的時(shí)候也可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)死機(jī)或者是保護(hù)系統(tǒng)錯(cuò)誤的情況，一旦在保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行階段出現(xiàn)了這種問題之后就會(huì)導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)效果大大降低。針對(duì)這種保護(hù)信息傳輸方面故障，在保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試階段就可以進(jìn)行靈活的處理，需要能改變?cè)O(shè)備當(dāng)中固有的信息傳輸方式，使保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中信號(hào)傳輸方式由過去的主線傳輸模式改變?yōu)橛稍O(shè)備模塊直接進(jìn)行信息傳輸?shù)哪Ｊ降倪M(jìn)行，這樣就避免了過去信息傳輸當(dāng)中容易發(fā)生錯(cuò)誤警報(bào)的問題。

需要進(jìn)行信號(hào)調(diào)整的內(nèi)容較多，從信號(hào)種類方面來看，這些需要調(diào)整的信號(hào)往往包括系統(tǒng)汽包水位信號(hào)、鍋爐設(shè)備空預(yù)器設(shè)備出口部分的溫度數(shù)值、鍋爐設(shè)備運(yùn)行階段中的總風(fēng)量以及給煤機(jī)設(shè)備的運(yùn)行速率，而在這些需要處理的信號(hào)內(nèi)容中往往還包括一次風(fēng)量以及一些鍋爐設(shè)備運(yùn)行階段關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些信號(hào)傳輸保護(hù)的加強(qiáng)就能實(shí)現(xiàn)設(shè)備當(dāng)中保護(hù)系統(tǒng)實(shí)際保護(hù)效果的增強(qiáng)，防止在鍋爐設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障問題。

3.2 強(qiáng)化煤火檢驗(yàn)性能

電廠當(dāng)中鍋爐設(shè)備系統(tǒng)發(fā)揮作用的階段中，還需要對(duì)鍋爐設(shè)備當(dāng)中的火焰溫度進(jìn)行監(jiān)管，但由于電廠當(dāng)中鍋爐設(shè)備運(yùn)行中火焰溫度極高，因此也就容易導(dǎo)致煤火檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性受到影響。比如現(xiàn)代電廠當(dāng)中的鍋爐設(shè)備在運(yùn)行中還會(huì)使用紅外線類型的溫度感應(yīng)設(shè)備對(duì)設(shè)備運(yùn)行溫度進(jìn)行監(jiān)控。但一些電廠受到設(shè)備安裝規(guī)范的影響或者安裝空間的制約，會(huì)將紅外類型溫度感應(yīng)設(shè)備安裝到鍋爐設(shè)備的外殼上，這種安裝模式雖然能在段時(shí)間內(nèi)達(dá)到良好的溫度監(jiān)控效果，但在設(shè)備長(zhǎng)期后就會(huì)由于溫度檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度較高因素的影響而出現(xiàn)設(shè)備損壞的情況。

3.3 改進(jìn)保護(hù)邏輯

鍋爐保護(hù)邏輯以及鍋爐順控SCS的邏輯，均由德國(guó)STEINMULLER公司按德國(guó)TRD要求設(shè)計(jì)，其思路與國(guó)內(nèi)有所不同。調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)出口連通門在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)不能打開，如打開或位置反饋信號(hào)誤報(bào)，就會(huì)引起一側(cè)送引風(fēng)機(jī)跳閘，而此門是為了風(fēng)機(jī)交叉運(yùn)行而設(shè)置的，如此一來交叉運(yùn)行不能實(shí)現(xiàn)，此邏輯設(shè)置不當(dāng)。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)與燃料的配比要求嚴(yán)格，燃油、燃煤時(shí)設(shè)置了風(fēng)油比和風(fēng)煤比，當(dāng)風(fēng)油比和風(fēng)煤比經(jīng)計(jì)算未達(dá)到設(shè)置值，油槍和磨煤機(jī)將跳閘，顯然不這符合國(guó)情。經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試專家討論后，取消了這些設(shè)置。同時(shí)其設(shè)計(jì)原則對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量元件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性要求很高，許多地方采用單點(diǎn)保護(hù)信號(hào)。而鍋爐的送引風(fēng)機(jī)及部分電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為國(guó)產(chǎn)配供產(chǎn)品，在調(diào)試及試運(yùn)行期間多次發(fā)生測(cè)量元件故障或位置信號(hào)誤報(bào)，引起風(fēng)機(jī)和磨煤機(jī)跳閘。

4 結(jié)束語(yǔ)

電廠當(dāng)中的鍋爐設(shè)備是保證電廠發(fā)電量以及發(fā)電穩(wěn)定性的關(guān)鍵，尤其是在當(dāng)前電廠當(dāng)中鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)以及體積都有變化的情況下，就更要做好設(shè)備的保護(hù)工作，都則一旦在鍋爐設(shè)備的運(yùn)行階段中出現(xiàn)了故障，就會(huì)對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)用電穩(wěn)定性造成影響。而在對(duì)電廠當(dāng)中鍋爐設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的階段中，要結(jié)合相應(yīng)的實(shí)際需要制定最有效的優(yōu)化方案。

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