等離子退出導(dǎo)致鍋爐MFT的事故分析

馮 博

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315722）

全爐膛滅火是火力發(fā)電廠鍋爐爐膛主保護中，一個動作比較多也是最重要的主保護。引起全爐膛滅火的原因很多，多數(shù)電廠采用等離子燃燒技術(shù)作為點火源，但在機組點火期間，等離子系統(tǒng)故障，易造成單臺磨煤機運行燃燒不穩(wěn)，鍋爐滅火，最終導(dǎo)致鍋爐MFT動作[1]。本文以某超臨界600MW機組點火期間等離子系統(tǒng)故障退出，導(dǎo)致鍋爐滅火觸發(fā)MFT動作為研究對象進行了分析，并對如何預(yù)防處理提出了建議，以此為今后處理同類型問題提供借鑒。

1 事件概況及檢查

某電廠鍋爐為超臨界參數(shù)、一次中間再熱、滑壓運行，配內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)，固態(tài)排渣、單爐膛、平衡通風(fēng)、Π型布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置。制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹系統(tǒng)，配置6臺HP1003型中速磨煤機。燃燒方式為前后墻對沖燃燒，采用30只低NOX軸向旋流燃燒器，前后墻各15只，分三層對稱布置。A層燃燒器配有5支油槍，油槍采用機械霧化噴嘴，B層燃燒器配等離子點火裝置。配置兩臺等離子載體風(fēng)機，兩臺等離子冷卻水泵，等離子正常運行期間，載體風(fēng)機和冷卻水泵均為一用一備。機組大修后點火，制粉系統(tǒng)B運行，鍋爐熱態(tài)沖洗，磨煤機B等離子方式下運行，等離子1～5號角拉弧狀態(tài)，等離子載體風(fēng)機A運行，B備用。等離子冷卻水泵B運行，等離子冷卻水泵A備用。

圖1 鍋爐MFT全過程曲線Fig.1 Curve of the whole process of boiler MFT

1.1 事故經(jīng)過

09月10 日05 時53分45秒，做6KV B段備用電源自投試驗。試驗過程中等離子冷卻水泵B跳閘，DCS聯(lián)鎖邏輯動作，啟動等離子冷卻水泵A，4s后，等離子冷卻水泵A啟動成功，期間等離子冷卻水母管壓力低開關(guān)動作，持續(xù)約3s。根據(jù)邏輯設(shè)置，等離子冷卻水壓低聯(lián)鎖退出等離子運行，B層火檢隨即全部消失，鍋爐實際已經(jīng)滅火，鍋爐MFT。

1.2 檢查處理過程

檢查等離子冷卻水泵聯(lián)鎖啟動回路如圖2所示。

對整個回路進行檢查，結(jié)果如下：

1）等離子冷卻水泵電機DCS驅(qū)動級中停指令發(fā)出無延遲時間，且驅(qū)動級為標準形式。

2）對PLC內(nèi)部邏輯進行檢查，指令下發(fā)回路及反饋回路均無延遲設(shè)置。

圖2 啟動回路Fig.2 Starting circuit

圖3 錄波儀記錄圖形Fig.3 Recording graph of wave recorder

3）會同繼保、電氣專業(yè)一同對等離子冷卻水泵做切換試驗，試驗方法為在等離子冷卻水泵B運行，A備用狀態(tài)下，停止冷卻水泵B運行，聯(lián)啟冷卻水泵A，期間用錄波儀進行記錄。錄波儀兩項分別接入等離子冷卻水泵B反饋通道接線端子及A啟動繼電器的線圈上。結(jié)果錄波儀記錄等離子冷卻水泵B停止到冷卻水泵A啟動，繼電器動作之間的時間為3.2s。即冷卻水泵聯(lián)啟的時間，大部分是DCS輸入輸出、PLC輸入輸出以及DCS通訊至PLC的時間。

圖4 等離子冷卻水泵電氣控制回路原始圖Fig.4 Original drawing of the electrical control circuit of the plasma cooling water pump

4）隨后對其他幾臺機組等離子冷卻水泵跳閘聯(lián)啟備用泵進行了試驗，試驗結(jié)果與此機組一致。

5）對涉及等離子冷卻水泵的DCS模塊進行檢查，等離子冷卻水泵啟停狀態(tài)及指令均通過FOXBORO的FBM224通訊卡件通訊至PLC，再由PLC下發(fā)指令和接收就地反饋信號。查看通訊卡件配置參數(shù)，掃描周期設(shè)置為1s，即DCS側(cè)下發(fā)指令和接收反饋的周期為2s，加上PLC的掃描周期和PLC與DCS間的通訊時間，占了聯(lián)鎖時間的絕大部分。

2 事件原因分析與預(yù)控

2.1 事件原因分析

根據(jù)檢查結(jié)果分析，得出如下結(jié)論：

等離子冷卻水泵聯(lián)鎖時間長，主要是由于DCS與PLC的掃描計算周期以及兩者之間的通訊時間造成。由于等離子系統(tǒng)指令下發(fā)和反饋接收均采用DCS與PLC的通訊方式實現(xiàn)，而DCS側(cè)使用的為FOXBORO的FBM224通訊卡件，由于點數(shù)較多，通訊量較大，因而在設(shè)計時將該模塊的掃描周期設(shè)置為1s，如果減小為0.5s或者更低，能夠達到減小整個聯(lián)啟過程時間的目的。但設(shè)置更低的掃描周期，會大幅度增加該卡件的通訊負荷率，很有可能造成通訊故障等嚴重問題，影響設(shè)備正常運行，而且設(shè)置到0.5s（0.5s為基礎(chǔ)掃描周期）也不能夠完全避免等離子冷卻水泵聯(lián)啟過程的時間。但該隱患在電氣專業(yè)進行等離子冷卻水泵就地控制回路優(yōu)化后一直存在，但熱控專業(yè)未能通過修后試驗或技術(shù)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)問題，以便進行處理。

查看等離子冷卻水泵電氣回路原始設(shè)計圖如圖4所示[2,3]。

由圖4可見，最初等離子冷卻水泵AB之間設(shè)計了互鎖邏輯，即當一臺等離子冷卻水泵跳閘，冷卻水母管水壓低，另一臺等離子冷卻水泵立即聯(lián)啟。電氣專業(yè)在后期的改造中對等離子冷卻水泵就地控制回路進行了優(yōu)化，取消了就地聯(lián)鎖功能，原本就地電氣回路的聯(lián)鎖全部改為上位機DCS實現(xiàn)。電氣專業(yè)進行改造時，未充分論證改造的可行性和可能導(dǎo)致的影響。

因此，本次異常是由等離子冷卻水泵B在6KV B段備用電源自投試驗中跳閘引起的；直接原因為等離子冷卻水泵就地電氣控制回路互鎖功能取消后，導(dǎo)致備用泵聯(lián)鎖啟動時間變長，冷卻水壓力建立不及時，等離子冷卻水壓低開關(guān)動作，導(dǎo)致等離子滅弧，燃燒器滅火，鍋爐MFT；遠方控制系統(tǒng)中，等離子冷卻水泵備用泵聯(lián)鎖指令由于DCS處理周期及通訊原因?qū)е聲r間偏長的隱患一直存在，熱控專業(yè)未能通過修后試驗或技術(shù)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)問題并進行改造，是本次異常的間接原因。

2.2 預(yù)防措施

1）熱控專業(yè)盡快完善PLC邏輯組態(tài)軟件管理及PLC程序備份管理，保證就地所有控制系統(tǒng)均有邏輯備份、組態(tài)軟件及安裝程序。

2）完善等離子冷卻水泵定期切換試驗制度，規(guī)范在試驗中需要監(jiān)視的參數(shù)。

3）為了徹底消除此次異常發(fā)現(xiàn)的隱患，應(yīng)對等離子冷卻水泵系統(tǒng)進行改造，討論了以下3種改造方案，待相關(guān)專業(yè)認證審查后實施：

a）對就地電氣控制回路進行改造，恢復(fù)就地AB泵之間的聯(lián)鎖功能。

b）將就地冷卻水泵相關(guān)信號直接接入DCS，而不是通過PLC以通訊方式接入DCS。由DCS直接接收信號和下發(fā)指令，實現(xiàn)AB泵之間的聯(lián)鎖功能。

c）對工藝系統(tǒng)進行改造，將壓力合適、品質(zhì)合格的工藝水，例如閉式水（需調(diào)研分析），引入等離子系統(tǒng)作為等離子冷卻水，保留等離子冷卻水泵作為緊急備用。這樣既可以避免主備泵切換對系統(tǒng)造成的影響，也能達到節(jié)能的目的[4-6]。

3 結(jié)語

經(jīng)多專業(yè)聯(lián)合審核后，選擇將等離子冷卻水泵相關(guān)信號直接接入DCS系統(tǒng)。實施后沒有再發(fā)生等離子冷卻水泵故障聯(lián)啟時間長，觸發(fā)水壓低的問題，保證等離子設(shè)備能夠得到穩(wěn)定的冷卻水源，提高了等離子冷卻水系統(tǒng)運行的可靠性和設(shè)備的使用壽命。