鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）功能解析

摘 要：基于某廠實(shí)際運(yùn)行情況，介紹鍋爐FSSS系統(tǒng)的構(gòu)成和主要邏輯功能，分析FSSS系統(tǒng)相關(guān)的個(gè)別細(xì)節(jié)問(wèn)題，提出FSSS系統(tǒng)調(diào)試期間須重點(diǎn)關(guān)注的要點(diǎn)，并提出解決辦法。

關(guān)鍵詞：爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）；爐膛吹掃；燃油泄漏試驗(yàn)；主燃料跳閘（MFT）

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.031

0 引言

鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)Furnace Safeguard Supervisory Systems（FSSS），是大型火電機(jī)組自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，其主要功能是保護(hù)鍋爐爐膛安全，在防止運(yùn)行人員操作事故及設(shè)備故障引起爐膛爆炸等方面起著重要作用。

隨著DCS系統(tǒng)的改進(jìn)和不斷發(fā)展，現(xiàn)在DCS的軟硬件可靠性已經(jīng)完全滿足FSSS系統(tǒng)控制的需要，目前FSSS的所有功能在設(shè)計(jì)時(shí)都包含在DCS系統(tǒng)中。FSSS設(shè)計(jì)有獨(dú)立的跳閘繼電器機(jī)柜，包含后備硬手操M(fèi)FT按鈕及硬跳閘繼電器，具有完善的故障容錯(cuò)診斷功能，避免出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)。

1 FSSS系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 FSSS系統(tǒng)的主要功能

FSSS系統(tǒng)控制邏輯分為公用控制邏輯、燃油及燃煤控制邏輯三大部分。

公用控制邏輯部分包含鍋爐保護(hù)的全部?jī)?nèi)容，即油泄漏試驗(yàn)、爐膛吹掃、主燃料跳閘（MFT）、油燃料跳閘（OFT）、首出原因記憶、點(diǎn)火允許條件和RB等。

公用控制邏輯還包括有FSSS公用設(shè)備（如火檢冷卻風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)機(jī)）的控制。

燃油控制包括各油燃燒器單角、對(duì)角投切及層投、切控制。

燃煤控制包括各個(gè)磨煤機(jī)、給煤機(jī)及其輔助設(shè)備的投切、保護(hù)和控制。

1.2 FSSS系統(tǒng)的主要邏輯構(gòu)成

1.2.1 爐膛吹掃

鍋爐點(diǎn)火前和停爐后必須對(duì)爐膛進(jìn)行連續(xù)吹掃。吹掃開始和吹掃過(guò)程中必須滿足吹掃條件（分為一次和二次吹掃條件），以便有效地清除爐膛及煙道內(nèi)聚積的可燃物。吹掃時(shí)必須切斷進(jìn)入爐膛的所有燃料源，并最少有25%～30%額定空氣量的通風(fēng)量，吹掃時(shí)間不少于5min。在吹掃過(guò)程中FSSS邏輯連續(xù)監(jiān)視吹掃允許條件，如果一次吹掃允許條件不滿足就會(huì)導(dǎo)致吹掃中斷，同時(shí)計(jì)時(shí)器復(fù)位；如果二次吹掃條件不滿足吹掃計(jì)時(shí)器復(fù)位，但不中斷吹掃，滿足條件后自動(dòng)吹掃。

1.2.2 燃油泄漏試驗(yàn)

在點(diǎn)火前檢查進(jìn)行油泄漏試驗(yàn)，檢查燃油系統(tǒng)是否有泄漏，試驗(yàn)分三個(gè)步驟：

（1）充油試驗(yàn)：打開進(jìn)油閥和回油閥對(duì)油母管充油。從回油閥關(guān)閉后開始計(jì)時(shí)，若在一定時(shí)間內(nèi)油母管壓力建立則關(guān)閉進(jìn)油閥，進(jìn)行下一步；若油壓未建立則充油失敗。

（2）油角閥及母管泄漏試驗(yàn)：充油成功后關(guān)閉進(jìn)油閥計(jì)時(shí)開始，如果一定時(shí)間內(nèi)油母管壓力一直保持在規(guī)定值，則回油閥、油角閥及油母管沒有泄漏，油角閥及母管泄漏試驗(yàn)成功。

（3）進(jìn)油閥泄漏試驗(yàn)：油角閥及母管泄漏試驗(yàn)成功后開回油閥，將母管油壓泄壓后關(guān)回油閥，延時(shí)5s穩(wěn)壓，開始進(jìn)油閥泄漏試驗(yàn)，在一定時(shí)間內(nèi)如果進(jìn)油閥后的壓力低于規(guī)定值，則進(jìn)油閥沒有泄漏，試驗(yàn)成功；否則表明進(jìn)油閥有泄漏，試驗(yàn)失敗。

1.2.3 主燃料跳閘（MASTER FUEL TRIP，簡(jiǎn)稱MFT）

MFT是爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)最主要的功能，它連續(xù)地監(jiān)視預(yù)先確定的安全運(yùn)行條件是否滿足，一旦出現(xiàn)可能危及鍋爐安全運(yùn)行的情況，就快速切斷進(jìn)人爐膛的所有燃料以達(dá)到保護(hù)鍋爐的目的，在以下任一條件出現(xiàn)時(shí)，將引起MFT動(dòng)作（以直流爐為例）：

（1）引風(fēng)機(jī)全停；（2）送風(fēng)機(jī)全停；（3）空預(yù)器全停；（4）爐膛壓力高高；（5）爐膛壓力低低；（6）手動(dòng)MFT；（7）火檢冷卻風(fēng)喪失；（8）一次風(fēng)機(jī)全停且任一煤層投運(yùn)；（9）燃料投入且給水泵全停；（10）燃料投入且給水流量低；（11）總風(fēng)量<25%BMCR；（12）汽機(jī)跳閘；（13）主蒸汽壓力高高；（14）再熱器保護(hù)；（15）全燃料喪失；（16）全爐膛滅火；（17）三次點(diǎn)火失敗；（18）點(diǎn)火延遲；（19）脫硫跳閘。

發(fā)生MFT，畫面中顯示最先引起MFT動(dòng)作的原因。MFT動(dòng)作將造成以下設(shè)備動(dòng)作：

MFT跳閘繼電器動(dòng)作；關(guān)閉主給水電動(dòng)閥；關(guān)閉過(guò)熱減溫噴水總閥和一、二級(jí)過(guò)熱減溫噴水閥（硬聯(lián)鎖）；關(guān)閉再熱減溫噴水總閥（硬聯(lián)鎖）；關(guān)閉進(jìn)油閥（硬聯(lián)鎖）；關(guān)閉回油閥（硬聯(lián)鎖）；送信號(hào)至就地點(diǎn)火柜（硬聯(lián)鎖）；停所有給煤機(jī)（硬聯(lián)鎖）；停所有磨煤機(jī)，關(guān)閉磨入口冷、熱風(fēng)門和磨出口門（硬聯(lián)鎖）；跳一次風(fēng)機(jī)（硬聯(lián)鎖）；MFT動(dòng)作后爐膛壓力低三值跳所有引風(fēng)機(jī)；MFT動(dòng)作后爐膛壓力高三值跳所有送風(fēng)機(jī)；開主蒸汽疏水閥；跳吹灰（硬聯(lián)鎖）；送信號(hào)至METS（硬聯(lián)鎖）；送信號(hào)至ETS（硬聯(lián)鎖）；送信號(hào)至電除塵（硬聯(lián)鎖）；送信號(hào)至脫硫（硬聯(lián)鎖）；送信號(hào)至各DPU（硬聯(lián)鎖）。

1.2.4 油燃料跳閘（OIL FUEL TRIP，簡(jiǎn)稱OFT）

油燃料跳閘是為了防止在OFT情況下燃料流入爐膛，生成爆燃物。OFT條件為：

（1）任意油角閥開時(shí)母管油壓力低低；（2）任意油角閥開時(shí)進(jìn)油閥未開；（3）任意油角閥開時(shí)回油閥未開；（4）鍋爐房?jī)x用壓縮空氣壓力低低；（5）MFT；（6）手動(dòng)OFT。

當(dāng)發(fā)生OFT時(shí)，所有的油槍、油角閥、進(jìn)油閥、回油閥全部關(guān)閉。

1.2.5 燃油控制（油槍組點(diǎn)火、退出程控）

鍋爐經(jīng)過(guò)爐膛吹掃，并且所有“油燃燒器啟動(dòng)允許條件”滿足后，鍋爐才能點(diǎn)火啟動(dòng)。油槍只能依靠自己所屬的高能點(diǎn)火器點(diǎn)火。在DCS操作油燃燒器時(shí)，可分為油層控制、對(duì)角控制和單角控制。

爐膛點(diǎn)火允許條件為（與）：

（1）MFT已復(fù)位；（2）OFT已復(fù)位；（3）鍋爐總風(fēng)量正?；蛉我挥蛯踊蛉我幻簩右淹哆\(yùn)；（4）火檢冷卻風(fēng)壓正常。

油燃燒器啟動(dòng)允許條件為（與）：

（1）爐膛點(diǎn)火允許條件滿足；（2）燃油母管壓力正常；（3）進(jìn)油閥全開；（4）回油閥全開；（5）吹掃蒸汽壓力不低；（6）無(wú)油燃燒器在啟動(dòng)過(guò)程中。

1.2.6 爐膛火焰檢測(cè)

鍋爐運(yùn)行中，常因進(jìn)入爐內(nèi)的燃料量與風(fēng)量控制不當(dāng)而發(fā)生燃燒不穩(wěn)乃至鍋爐突然熄火。若未及時(shí)采取緊急措施，繼續(xù)讓燃料進(jìn)人爐膛，就有可能瞬間爆燃，出現(xiàn)嚴(yán)重的鍋爐滅火放炮事故?；痣姍C(jī)組均使用單個(gè)燃燒器的火焰檢測(cè)裝置，同時(shí)檢測(cè)火焰的強(qiáng)度和脈動(dòng)頻率。

1.2.7 制粉系統(tǒng)控制

鍋爐滿足“煤層點(diǎn)火允許條件”時(shí)，可按預(yù)定程序啟停制粉系統(tǒng)各設(shè)備，或磨組按預(yù)定程序自動(dòng)啟停。磨煤機(jī)、給煤機(jī)為鍋爐的重要輔機(jī)，設(shè)計(jì)有磨煤機(jī)、給煤機(jī)的啟動(dòng)允許和保護(hù)邏輯。

當(dāng)機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)某些影響正常運(yùn)行的特殊工況時(shí)，如RB工況，需要快速降負(fù)荷，使鍋爐從全負(fù)荷或高負(fù)荷運(yùn)行迅速回到較低負(fù)荷，相應(yīng)的控制邏輯迅速跳停一定臺(tái)數(shù)的磨煤機(jī)，只保留較少臺(tái)數(shù)繼續(xù)運(yùn)行，同時(shí)投入一層油槍，配合MCS的調(diào)節(jié)功能快速穩(wěn)定地使鍋爐轉(zhuǎn)移到目標(biāo)負(fù)荷。

2 FSSS系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）系統(tǒng)應(yīng)有獨(dú)立于DCS系統(tǒng)的硬跳閘回路，在DCS出故障時(shí)緊急情況下可由運(yùn)行人員通過(guò)手動(dòng)停爐按鈕，控制由跳閘繼電器（專用雙路電源供電）發(fā)出觸點(diǎn)信號(hào)給設(shè)備電氣回路使其跳閘，切斷進(jìn)入爐膛的燃料。建議該回路采用繼電器失電跳閘的方式。

（2）對(duì)于汽包爐，汽包水位保護(hù)應(yīng)采用獨(dú)立測(cè)量的三取中邏輯判斷。

（3）重要保護(hù)信號(hào)，如送、引風(fēng)機(jī)跳閘、爐膛壓力高、低等信號(hào)，應(yīng)通過(guò)硬接線直接接入FSSS機(jī)柜I/O卡件，不能通過(guò)DCS通訊網(wǎng)絡(luò)由別的機(jī)柜DPU再傳送到FSSS控制柜中，避免網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)MFT保護(hù)拒動(dòng)。

（4）MFT、OFT、制粉系統(tǒng)等重要控制系統(tǒng)要有完善的跳閘首出功能，在出現(xiàn)跳閘時(shí)能幫助運(yùn)行人員快速判斷跳閘原因。

（5）保護(hù)回路中不應(yīng)設(shè)置可投、切保護(hù)的任何接口。

（6）油槍的控制邏輯要有油角閥和吹掃閥的互鎖邏輯，防止油閥和吹掃閥同時(shí)打開，避免燃油進(jìn)入吹掃蒸汽管道。

（7）油燃燒器之間要有閉鎖邏輯，任一油燃燒器啟動(dòng)過(guò)程及啟動(dòng)完成后，一定時(shí)間內(nèi)不允許啟動(dòng)其他油燃燒器。

（8）對(duì)于汽輪機(jī)跳閘引起MFT的邏輯，只有在機(jī)組負(fù)荷>30%的條件下發(fā)生汽輪機(jī)跳閘，才觸發(fā)MFT動(dòng)作。這樣在并網(wǎng)前做汽機(jī)打閘試驗(yàn)時(shí)無(wú)需退出該保護(hù)。

（9）MFT跳閘柜跳給煤機(jī)的指令線要根據(jù)廠家圖紙，確認(rèn)是要與“啟動(dòng)指令”線串聯(lián)，還是與“停止指令”線并聯(lián)接至就地控制回路。

（10）MFT柜關(guān)進(jìn)油閥的指令線，要與熱控電源柜電源線和DCS側(cè)“開進(jìn)油閥”指令線串聯(lián)接至就地閥門。

3 FSSS系統(tǒng)調(diào)試要點(diǎn)

（1）在機(jī)組調(diào)試前的邏輯檢查階段，必須仔細(xì)檢查系統(tǒng)的所有邏輯和功能，并對(duì)照25項(xiàng)反措里提到的鍋爐防爆要求，如果設(shè)計(jì)與規(guī)程相違背，要及時(shí)以工程聯(lián)系單等方式提出書面的邏輯修改意見。

（2）鍋爐首次點(diǎn)火前要進(jìn)行MFT硬跳閘回路功能試驗(yàn)，試驗(yàn)前所有保護(hù)條件的熱控或電氣信號(hào)均要從就地一次元件進(jìn)行傳動(dòng)。

（3）火檢探頭安裝完畢后必須從就地和機(jī)柜進(jìn)行核對(duì)，采用光源照射探頭的方式，檢查安裝位置和控制、保護(hù)邏輯里的標(biāo)示是否對(duì)應(yīng)，避免發(fā)生安裝位置錯(cuò)誤。

（4）在機(jī)組啟動(dòng)前檢查FSSS控制邏輯，調(diào)試期間熱控試驗(yàn)或運(yùn)行工藝可能會(huì)將FSSS的保護(hù)定值或邏輯進(jìn)行修改，之后如果由于疏忽未將保護(hù)定值恢復(fù)，則有可能造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的嚴(yán)重后果。

（5）鍋爐啟動(dòng)前檢查所有的保護(hù)功能是否已投入。

4 結(jié)語(yǔ)

鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）在火電機(jī)組控制過(guò)程中占有極其重要的地位，其安全性不容忽視。在設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程中，一定要詳細(xì)了解各項(xiàng)保護(hù)的作用，檢查控制邏輯的正確性和合理性，全面考慮各種特殊情況，合理設(shè)計(jì)好每一個(gè)細(xì)節(jié)，否則，隨時(shí)可能發(fā)生損壞設(shè)備或誤跳機(jī)組的安全事故。

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)吴暣海?982-），男，甘肅蘭州人，本科，工程師，從事火電廠熱工自動(dòng)化調(diào)試、研究。