火電廠鍋爐延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化

段彩麗

（國家能源集團(tuán)國神集團(tuán)技術(shù)研究院，陜西西安 710075）

0 引言

依據(jù)DL/T 1091—2018《火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》5.6.1.p）條規(guī)定，延時(shí)點(diǎn)火是MFT（Master Fuel Trip，總?cè)剂咸l）的一項(xiàng)必備保護(hù)。MFT 復(fù)位后，5～30 min 內(nèi)爐膛仍未有任一油燃燒器投運(yùn)，延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)動(dòng)作，觸發(fā)MFT[1]。鍋爐點(diǎn)火前、點(diǎn)火失敗和MFT 動(dòng)作后，都必須進(jìn)行爐膛吹掃，以清除爐膛內(nèi)積聚的燃料與空氣混合物，這是防止?fàn)t膛爆燃的最有效方法。延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)主要是防止有燃油泄漏和燃料泄漏進(jìn)入鍋爐[2-4]，時(shí)間較長、積聚較多，一旦點(diǎn)火容易爆燃。如果延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)設(shè)置不合理[5-7]，有可能引起鍋爐主保護(hù)誤動(dòng)，導(dǎo)致鍋爐滅火。

1 保護(hù)誤動(dòng)典型事件

1.1 機(jī)組概況

某廠裝機(jī)為4×660 MW 煤粉爐火電空冷機(jī)組，各臺爐均配置2 臺一次風(fēng)機(jī)、2 臺二次風(fēng)機(jī)、2 臺引風(fēng)機(jī)、6 臺磨煤機(jī)，并采用A、B 雙層等離子點(diǎn)火模式。分散控制系統(tǒng)（DCS）采用Ovation控制系統(tǒng)。

1.2 事件前工況

2019 年3 月1 日13:57，3#機(jī)組負(fù)荷275 MW，B、C、D 磨煤機(jī)運(yùn)行，主汽壓力11.59 MPa，主汽溫561 ℃，再熱汽壓力1.89 MPa，再熱汽溫535 ℃，總?cè)剂狭?33 t/h，鍋爐總風(fēng)量1239 t/h，氧量5.76%，給水流量777 t/h。

1.3 事件發(fā)生過程

3 月1 日13:59:17，3#鍋爐磨煤機(jī)B/C/D 煤層投運(yùn)信號消失，“延時(shí)點(diǎn)火”保護(hù)動(dòng)作，觸發(fā)MFT，汽輪機(jī)跳閘，發(fā)電機(jī)解列；17:35，查明原因后機(jī)組啟動(dòng)；17:50，點(diǎn)火成功；03 月02 日02:02，按調(diào)度令與系統(tǒng)并網(wǎng)。

1.4 事件原因查找

查看鍋爐主保護(hù)首出記錄、時(shí)間順序記錄（SOE）及事件記錄，發(fā)現(xiàn)無任何保護(hù)首出記錄，進(jìn)一步在信息系統(tǒng)（SIS）中查看回放時(shí)，發(fā)現(xiàn)鍋爐主保護(hù)首出為“延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)”。如圖1 所示，查看趨勢圖，發(fā)現(xiàn)磨煤機(jī)B/C 有煤層投運(yùn)信號在13:58:47 開始不穩(wěn)定，30 s 后“磨煤機(jī)D、B、C 有煤層投運(yùn)信號”先后消失，造成“有煤層投運(yùn)信號取非”和“無等離子運(yùn)行”條件均滿足。查看邏輯圖發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行期間MFT 復(fù)位信號為常“1”，延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)邏輯如圖2 所示。經(jīng)進(jìn)一步分析原因如下：

圖1 “磨煤機(jī)D、B、C 有煤層投運(yùn)信號”先后消失

圖2 原“延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)”邏輯

（1）直接原因：鍋爐“延時(shí)點(diǎn)火”保護(hù)邏輯設(shè)置不合理，機(jī)組正常運(yùn)行期間該保護(hù)仍會(huì)起作用，在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行期間，燃燒不穩(wěn)定工況下，導(dǎo)致“延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)”誤動(dòng)作，觸發(fā)MFT。

（2）間接原因：機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，鍋爐燃燒不穩(wěn)定，火焰監(jiān)測信號不穩(wěn)定，磨煤機(jī)B/C/D 有煤層投運(yùn)信號全部消失，且“有煤層投運(yùn)信號取非”和“無等離子運(yùn)行”條件全部滿足，“延時(shí)點(diǎn)火”保護(hù)動(dòng)作，觸發(fā)MFT。

1.5 原“延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)”邏輯分析

如原“延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)”邏輯圖所示，MFT 復(fù)位信號延時(shí)2 s，再和“有煤層投運(yùn)取非、等離子無弧2/4”相與，形成“延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)”?！把訒r(shí)點(diǎn)火保護(hù)”的“有煤層投運(yùn)”邏輯為A、B、C、D、E、F 層每一層投運(yùn)，各層投運(yùn)條件為（以A 層為例）：A1 煤火檢有火、A2 煤火檢有火、A3 煤火檢有火、A4 煤火檢有火四取三。同時(shí)，目前4 臺機(jī)組延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)信號觸發(fā)即復(fù)位，造成歷史數(shù)據(jù)無記錄，首出不能記憶顯示。

存在問題：①運(yùn)行中，無煤層投運(yùn)信號誤發(fā)時(shí)，會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)；②首出無顯示和記錄?！把訒r(shí)點(diǎn)火保護(hù)”動(dòng)作后立即被MFT 復(fù)位，導(dǎo)致首出不能正常顯示。

2 保護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

將延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)優(yōu)化為：MFT 復(fù)位發(fā)3～5 s 脈沖[8]，經(jīng)RS觸發(fā)器復(fù)位/位置觸發(fā)器記憶，延時(shí)xxx 秒（一般選擇2～3 s），再和“有煤層投運(yùn)取非、等離子無弧2/4”相與，形成延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)。RS 觸發(fā)器的復(fù)位端用延時(shí)xxx 秒延時(shí)塊的輸出延時(shí)（畫面鍋爐主保護(hù)首出底色顯示時(shí)間，可選擇60～120 s）或爐膛吹掃啟動(dòng)（發(fā)脈沖）復(fù)位。優(yōu)化后的邏輯圖如圖3 所示。

圖3 優(yōu)化后的“延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)”邏輯

圖3 中的RS 觸發(fā)器后的第1 個(gè)延時(shí)塊，用于設(shè)置MFT 復(fù)位后的延時(shí)時(shí)間，即在此延時(shí)時(shí)間內(nèi)爐膛仍未有任一油燃燒器投運(yùn)，“延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)”動(dòng)作，觸發(fā)MFT。復(fù)位端采用延時(shí)保護(hù)觸發(fā)后再延時(shí)一定時(shí)間復(fù)位復(fù)位，用于避免“延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)”動(dòng)作后立即被MFT 復(fù)位，導(dǎo)致首出不能正常顯示；同時(shí)，由于MFT復(fù)位信號加了脈沖信號再RS 觸發(fā)器記憶，延時(shí)保護(hù)動(dòng)作后延時(shí)一定時(shí)間復(fù)位為“0”，避免機(jī)組運(yùn)行期間延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)誤動(dòng)作。用“爐膛吹掃啟動(dòng)脈沖信號復(fù)位RS 觸發(fā)器”進(jìn)一步保證在爐膛吹掃時(shí)延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)重新正常投入。

3 結(jié)論

經(jīng)過優(yōu)化后的鍋爐延時(shí)點(diǎn)火保護(hù)設(shè)計(jì)合理，解決了機(jī)組運(yùn)行期間該項(xiàng)保護(hù)存在誤動(dòng)和首出無法正常顯示的問題，大大提高了該項(xiàng)保護(hù)投入的可靠性和機(jī)組主保護(hù)的投入率。保證了機(jī)組安全可靠運(yùn)行。