滅火保護系統優化設計

楊東暉 郭月蘭/內蒙古烏海熱電廠

滅火保護系統優化設計

楊東暉 郭月蘭/內蒙古烏海熱電廠

通過對烏海熱電廠鍋爐滅火保護系統（MFT）的深入研究與總結，分析并提煉出滅火保護系統邏輯設計要點和難點，以及對現有邏輯組態的行之有效的優化策略。

保護裝置；火檢檢測器；壓力開關

滅火保護系統是火電廠實現安全可靠運行的主要保護裝置之一，能監視爐膛火焰，并能指導燃料安全、經濟、穩定的燃燒，確保機組安全。滅火保護系統如果不夠完善可靠，則引起主輔設備的誤動或拒動，在異常工況下甚至導致設備損壞或人員傷亡事故。為了確保滅火保護系統的可靠運行，本文結合烏海熱電廠滅火保護系統近幾年來的維護整定實例，分析提煉出滅火保護系統邏輯設計要點和難點，以及合理的優化策略。

一、火焰監測系統優化設計

目前常用的火焰監測系統有單體式，如DURAG等；機架一體式，如中能等。單體式火檢信號處理單元回路較為繁復，需要為每臺火檢檢測器配置電源回路、信號回路，好處是危險分散，各火檢檢測器獨立運行互不干擾。而機架式火檢信號處理單元配置統一的電源模塊及背板，一組機架一般可搭配四到八臺火檢檢測器，一臺爐配置4組機架就能實現對全部火檢的信號采集與處理。單體式如下頁圖（1）所示。

火檢檢測器一般提供兩路火檢信號，一路為模擬量，可實時顯示火檢強度；另一路為開關量，指示火檢有火或延時無火。在烏海熱電廠的運行實踐中，曾多次發生模擬量火檢完好而開關量有火信號異常的情況。在日常運行中，由于模擬量火檢較為直觀，運行人員往往喜歡監視模擬量火檢，而忽略開關量火檢信號。這樣當火檢檢測器故障導致有火信號消失時，從模擬量火檢上是看不到異常的。所以在火檢畫面組態設計時，一定要把開關量、模擬量火檢共同顯示，最好能放置在一起，這樣運行人員能非常直觀的監測到火檢狀態，并能及時判斷出異常。機架一體式及其分散布局如下頁圖（2）所示。

火檢偷看問題會影響到火檢有火判斷，導致保護邏輯判斷失誤。火檢偷看在目前使用的探頭中都存在，只是偷看的程度不同而已。當燃料噴入爐膛燃燒，火焰可分為黑籠區、初始燃燒區、安全燃燒區、及燃盡區。初始燃燒區的火焰的脈動最強，既探頭對準該區才能獲得最佳的檢測效果。否則檢測不到火焰或偷看。為了盡量減少偷看，傳感器安裝位置應與其檢測的火焰盡可能的接近而與臨近的燃燒器的火焰盡可能的遠。探頭安裝應對準火焰的根部，且不與其它任何相鄰燃燒器的火焰相交叉。還可以調整信號增益及門坎值的設定。另外可以將火檢信號與給粉機運行信號結合起來判斷有火，避免火檢偷看的影響。

這里特別要強調，如果采用機架一體式火檢裝置，一定要注意分散危險。以烏海熱電廠為例，按火檢動作邏輯，同層4角火檢有3臺指示無火時，該層火檢無火信號發出。所以在火檢檢測器安裝時，同層火檢不能放置在一個機架內，而應該同角的火檢布置在一起。否則一旦機架本身電源或電路板發生故障，就會導致一層火檢都檢測不到火焰，進而導致給粉機磨煤機跳閘，嚴重影響鍋爐的安全穩定運行，甚至可能導致滅火。

二、爐膛壓力開關、火檢冷卻風開關取樣點設計關鍵及邏輯優化

爐膛壓力保護是滅火保護系統的重要保護項之一。一般來說，爐膛壓力保護輸出采用“三取二”邏輯，且分正負向分別進行壓力判斷，也就是說一共需要6個開關測點。而火檢冷卻風開關測點則并無要求，一個取樣點或多個取樣點均可。

為了對爐膛壓力信號進行有效的監控和判斷，壓力開關取樣孔應該盡量采用多點并相互獨立的方法取樣，既分別在爐膛的兩側設置6個取樣點，每點安裝一臺壓力開關，正壓負壓各3臺且交叉布置，以提高取樣的可靠性，并且方便在故障時做隔離處理。在DCS組態中，邏輯模塊也應進行冗余設置。各壓力信號應盡量分散在同一個DPU的不同模件上。

爐膛壓力監測開關在日常的維護中，一個關鍵點是對壓力取樣管路的吹掃。爐膛壓力為微壓，長期運行中易堵灰，影響正常的壓力取樣，所以在鍋爐停爐后要及時進行正壓吹掃，清除管路內的積灰。

火檢冷卻風壓開關取樣設計與爐膛壓力類同，由于對安全和精度的要求不如爐膛壓力那么高，采用單開關取樣即可。當然為了提高保護的可靠性，采用“二取二”甚至“三取二”的邏輯亦可。火檢冷卻風壓動作邏輯與爐膛壓力的不同處是壓力動作方向是單純的由大到小，所以可以設計兩級壓力取樣點，分別是低Ⅰ值和低Ⅱ值，并把兩值串聯接入動作邏輯中。或者再加一個風機的運行反饋信號，形成“三取二邏輯”。這樣也能避免由于壓力開關的信號誤發或拒發導致保護誤動或拒動。

三、滅火保護裝置設計優化

烏海熱電廠鍋爐滅火保護裝置為繼電器控制回路，嵌套在DCS系統中，獨立運行。輸入信號由DCS提供“三取二”信號，邏輯判斷后，經動作回路輸出。輸出回路分交、直流兩路，兩路互備。所有開出信號由交、直兩路動作信號并聯輸出。由于是兩路冗余，一些相關的信號也需要分別送至兩路動作回路中，如手動打閘信號、失電保護信號、DCS失靈信號燈，否則會導致兩路信號不一致，一路動而另一路未動如下頁圖（3）所示。

滅火保護投切項目，要嚴格按照技術監督要求、鍋爐生產廠家、企業相關規定三家結合制定。保護一般由DCS側投入，應在運行操作員站畫面上有狀態顯示，方便運行值班員直觀的觀察到滅火保護的投運情況。

滅火保護最重要的作用之一是切斷燃料，如跳閘排粉機、磨煤機、給煤機，斷開給粉機電源等。跳輔機采用常開回路，保護動作時輸出；斷電源采用常閉回路，保護動作時信號斷開，電源回路失電。在裝置檢修維護時，特別要注意常閉回路的檢查整定。一些細節也不能放過，如輔助觸點的接觸靈敏度。輔助觸點在長期的吸合斷開動作中，觸頭容易老化，導致接觸不良，這種現象的表現不明顯，不易發現。所以在檢修維護時，要對輔助觸點的動作靈敏度進行校驗，通過測得的阻值大小判斷觸點的好壞。一定要做到周期校驗，并在檢測到阻值增大后立即更換，保證輔助觸點動作靈敏、準確。

四、結束語

隨著電力行業高新技術的快速發展，發電廠設備系統和裝置原件日趨高度自動化和智能化，系統的安全性、可靠性變得日益重要。保護裝置從功能上變的更加強大，可靠性也大為提高。但是，無論多么先進的設備，從可靠性角度看，絕對可靠（即不出故障）是絕對辦不到的。因此，在一定意義上講，“有故障”是絕對的。但是，故障與事故之間并不是必然的關系，對故障也不是不能防范，關鍵是如何從根源上掐死故障，或者盡早檢測、發現故障，然后預防、軟化、控制和排除故障，避免故障的進一步擴大。要努力使熱工保護邏輯組態及裝置設備可靠性向“無故障”狀態發展，為熱力設備的安全運行把好最后的一道關。

［1］鍋爐滅火保護裝置JB/T 6513-1992，阿城電站設備自動化設計研究所.

［2］XDPS工程師手冊，上海新華控制技術有限公司.

［3］數字化爐膛火焰監視系統，哈爾濱中能自動化有限公司.

圖1

圖2

圖3