鍋爐爐膛壓力保護(hù)系統(tǒng)改造

莫布林

(韶關(guān)市坪石發(fā)電廠有限公司(B廠)，廣東 韶關(guān) 512229)

0 引言

鍋爐爐膛負(fù)壓參與鍋爐滅火保護(hù)，對防止鍋爐爐膛爆炸事故的發(fā)生起著重要作用[1]。《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中規(guī)定：鍋爐爐膛壓力保護(hù)作為重要保護(hù)裝置在機(jī)組運(yùn)行中嚴(yán)禁退出，當(dāng)因故障被迫退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)制定可靠安全措施，并在8 h內(nèi)恢復(fù)。爐膛負(fù)壓太小，則爐膛容易向外噴火，危及設(shè)備與人身安全；爐膛負(fù)壓太大，則爐膛漏風(fēng)增大，會增加引風(fēng)機(jī)負(fù)荷和煙氣帶走熱量的損耗，所以，必須準(zhǔn)確測量與控制爐膛壓力的大小[2-3]。

近年來，隨著《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》的頒發(fā)和實(shí)施，鍋爐爐膛壓力保護(hù)系統(tǒng)經(jīng)過測量設(shè)備的冗余配置，取樣部位設(shè)計(jì)和安裝的合理優(yōu)化，取樣管、電纜和模塊的相互獨(dú)立改造，以及熱工保護(hù)投退工作管理的加強(qiáng)，爐膛負(fù)壓保護(hù)動作的可靠性已經(jīng)得到很大的提高[4-6]。通常，爐膛壓力保護(hù)系統(tǒng)在使用過程中存在的問題有接線錯(cuò)誤或松動、壓力開關(guān)誤差增大或整定定值錯(cuò)誤、電纜損壞或接地、測量管路堵塞或泄漏等，對于前面的幾種情況，通過檢查、測試都比較容易發(fā)現(xiàn)缺陷并加以消除，而后面一個(gè)問題還未能可靠解決。

目前，爐膛壓力測量管路堵塞的問題存在2種較普遍的解決辦法：一種是采用連續(xù)吹掃裝置[7-8]，另一種是定期吹掃管路。對于前一種辦法，在一定程度上可以防止測量管路堵塞，但由于在使用過程中連續(xù)吹掃裝置容易受到壓縮空氣中水、油以及氣源管路老化的影響，連續(xù)吹掃裝置本身也會出現(xiàn)吹掃空氣流量不穩(wěn)定、漏氣或堵塞問題，當(dāng)爐膛壓力取樣管路出現(xiàn)堵塞時(shí)，還容易造成爐膛壓力高信號的誤動作。對于后一種辦法，為了防止管路堵塞或泄漏造成爐膛負(fù)壓保護(hù)失效，只能通過加強(qiáng)檢查和試驗(yàn)，減少定期吹掃的間隔時(shí)間來防止問題的出現(xiàn)。在鍋爐運(yùn)行期間進(jìn)行爐膛壓力測量管路的吹掃，有保護(hù)誤動的風(fēng)險(xiǎn)，若退出保護(hù)進(jìn)行吹掃，則存在鍋爐失去爐膛負(fù)壓保護(hù)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

本文提出一種增加2臺壓力變送器，壓力開關(guān)和壓力變送器共用1個(gè)取樣裝置，增加選后壓力變送器信號作為爐膛壓力保護(hù)信號的改造方式，并介紹該方式的具體實(shí)施方法及其取得的效果。

1 改造前系統(tǒng)狀況

1.1 安裝方式

某廠300 MW循環(huán)流化床機(jī)組鍋爐爐膛壓力保護(hù)系統(tǒng)在改造前配置有壓力開關(guān)6個(gè)，其中3個(gè)用于測量爐膛負(fù)壓低信號，3個(gè)用于測量爐膛負(fù)壓高信號，在邏輯上均采用三取二方式形成爐膛負(fù)壓高和低的鍋爐主燃料跳閘(MFT)動作條件信號。壓力變送器配置有4臺，在邏輯上做四選一處理，形成爐膛負(fù)壓選后壓力值，用于爐膛壓力自動調(diào)節(jié)和畫面顯示等。壓力開關(guān)和壓力變送器的安裝方式是：鍋爐A，B側(cè)爐墻各裝有3個(gè)防堵取壓裝置，其中A側(cè)的第1個(gè)防堵取壓裝置上裝有2臺壓力變送器，第2個(gè)上裝有2個(gè)壓力開關(guān)，第3個(gè)上裝有1個(gè)壓力開關(guān)，B側(cè)采用同樣的安裝方式。

1.2 存在的問題

由于改造前的安裝方式存在著A，B側(cè)各有1個(gè)防堵取壓裝置上安裝2個(gè)壓力開關(guān)的情況，不符合《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中“從取樣點(diǎn)到輸入模件全程相對獨(dú)立”的規(guī)定。壓力開關(guān)的取樣管路存在因接頭松動、墊片老化、焊口泄漏等原因造成泄漏，或因爐膛內(nèi)粉塵造成管路堵塞的情況，而取樣管堵或漏的情況是不容易被發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，將造成壓力開關(guān)不能正常動作，鍋爐失去爐膛負(fù)壓保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。通過定期檢查、吹掃取樣管路的方式來排除堵或漏的問題，為了防止壓力開關(guān)誤動作，需退出爐膛負(fù)壓保護(hù)，既不符合《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》第9.4.12條的規(guī)定，也使鍋爐失去爐膛重要保護(hù)，存在非常大的安全隱患。

圖2 改造后爐膛負(fù)壓保護(hù)邏輯

2 系統(tǒng)改造

2.1 安裝改造

在原有測量設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加2臺壓力變送器，并以1個(gè)防堵取壓裝置帶1個(gè)壓力開關(guān)和1臺壓力變送器的方式安裝，6個(gè)壓力開關(guān)和6臺壓力變送器成組分布于鍋爐爐膛的兩側(cè)，安裝位置如圖1所示。

圖1 改造后儀表安裝示意

2.2 邏輯改造

目前，壓力變送器的制造水平已經(jīng)非常高，可靠性也有保障。例如，從某品牌壓力變送器的技術(shù)指標(biāo)可知，該變送器的精度可達(dá)0.05%，穩(wěn)定性達(dá)7年；另外一種常見的壓力變送器也達(dá)到精度0.065%、穩(wěn)定性±0.01%/年的指標(biāo)。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，投產(chǎn)10年以上的機(jī)組，以上2種壓力變送器仍然可以準(zhǔn)確地測量壓力，只有少量發(fā)生故障，而且故障大部分是外部因素造成的，比如電壓超限、線路干擾、進(jìn)水受潮以及超溫超壓等。另外，分散控制系統(tǒng)(DCS)的可靠性也很高，以國產(chǎn)某品牌DCS為例，其平均無故障時(shí)間(MTBF)≥200 000 h。因此，建議增加壓力變送器的測量信號作為爐膛負(fù)壓的保護(hù)信號，以增強(qiáng)保護(hù)動作的可靠性。

在邏輯上，壓力開關(guān)的邏輯判斷不變，6臺壓力變送器的信號經(jīng)過2個(gè)三選中模塊處理，2個(gè)三選中模塊輸出信號再經(jīng)過1個(gè)二選模塊處理，形成了選后爐膛壓力信號，該信號作為爐膛壓力自動調(diào)節(jié)反饋信號的同時(shí)，經(jīng)高、低限報(bào)警模塊判斷，得出了爐膛負(fù)壓高、低保護(hù)動作信號。改造后的爐膛負(fù)壓保護(hù)邏輯如圖2所示。

2.3 畫面改造

鑒于安裝方式改造后取樣管路的堵或漏情況需要壓力變送器來實(shí)時(shí)監(jiān)視，所以需要在監(jiān)控畫面上將各個(gè)壓力變送器的測量原始值顯示出來，同時(shí)為了對比發(fā)現(xiàn)故障，將各壓力開關(guān)的測量原始值也顯示出來，將它們分組放在一起。另外，為了增強(qiáng)報(bào)警提醒效果，各監(jiān)視點(diǎn)應(yīng)該根據(jù)預(yù)報(bào)警值和偏差值(6臺壓力變送器之間的偏差允許值)設(shè)置變色、閃爍的動態(tài)特性和設(shè)置語音報(bào)警來提醒運(yùn)行人員。當(dāng)任何一臺壓力變送器的測量值達(dá)到預(yù)報(bào)警值時(shí)，畫面上對應(yīng)的顯示值均會出現(xiàn)變黃且閃爍的動態(tài)效果；當(dāng)6臺壓力變送器之間測量值的偏差有1個(gè)以上超過偏差允許值時(shí)，則壓力變送器的顯示值會出現(xiàn)閃黃現(xiàn)象；當(dāng)某一壓力變送器的測量值達(dá)到爐膛負(fù)壓保護(hù)值或壓力開關(guān)發(fā)出動作信號時(shí)，對應(yīng)的顯示點(diǎn)會出現(xiàn)閃紅現(xiàn)象。以上3種報(bào)警情況出現(xiàn)時(shí)，均會引起語音報(bào)警。畫面監(jiān)視設(shè)計(jì)如圖3所示。

測量設(shè)備A1A2A3B1B2B3壓力變送器0000.0Pa0000.0Pa0000.0Pa0000.0Pa0000.0Pa0000.0Pa壓力開關(guān) ●●●●●●

圖3爐膛壓力測量原始值監(jiān)視畫面

3 改進(jìn)效果

由于壓力開關(guān)和壓力變送器在同一取樣管路中，取樣管路的堵塞(現(xiàn)象為壓力變化緩慢)和泄漏(現(xiàn)象為該壓力與其他壓力變送器測量值有偏差或與工況不符)情況通過壓力變送器的示值得以實(shí)時(shí)監(jiān)視，出現(xiàn)異常時(shí)很容易被發(fā)現(xiàn)并得以及時(shí)處理，解決了取樣管路堵塞或泄漏發(fā)現(xiàn)不及時(shí)造成爐膛負(fù)壓保護(hù)失效的問題，因此，改造后爐膛負(fù)壓保護(hù)的可靠投入有了保障。經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行觀察，鍋爐持續(xù)運(yùn)行3個(gè)月不進(jìn)行管路吹掃，未出現(xiàn)管路堵或漏的現(xiàn)象。同時(shí)，取樣管路異常能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，爐膛壓力取樣管路吹掃工作由改造前機(jī)組運(yùn)行時(shí)每月吹掃1次，改為停機(jī)后啟爐前吹掃1次，或出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行吹掃和處理，或持續(xù)運(yùn)行時(shí)每間隔6個(gè)月吹掃1次，大大減少了取樣管路定期維護(hù)的勞動強(qiáng)度，并降低了保護(hù)誤動以及運(yùn)行機(jī)組失去保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。

若在機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)某一管路堵塞或泄漏的現(xiàn)象，不用退出爐膛負(fù)壓保護(hù)也可以安全地進(jìn)行在線消缺(因?yàn)槿《腿x中邏輯的作用)，這樣就可避免臨時(shí)退出保護(hù)造成鍋爐失去爐膛負(fù)壓保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。

增加的6臺壓力變送器作為爐膛負(fù)壓的保護(hù)設(shè)備，由三選中模塊和二選模塊的工作特點(diǎn)可知，當(dāng)6臺壓力變送器同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，選后的信號才出現(xiàn)故障，這種情況出現(xiàn)的概率是很低的，因此，采用選后爐膛壓力信號作為保護(hù)信號是相當(dāng)可靠的。

壓力開關(guān)和壓力變送器同在一根取樣管上，當(dāng)壓力開關(guān)動作時(shí)，可以查詢該時(shí)刻壓力變送器的歷史數(shù)據(jù)，以分析壓力開關(guān)的動作值是否正確。若壓力變送器的測量值在壓力開關(guān)整定值的附近，說明該保護(hù)動作是比較可靠的；另外，通過兩者的對比，從它們的測量偏差可以發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)儀表的異常。

4 結(jié)束語

經(jīng)過改造，使?fàn)t膛壓力保護(hù)系統(tǒng)符合《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》第9.4.3條規(guī)定，有效解決了取樣管路堵或漏問題，并降低了管路維護(hù)勞動強(qiáng)度，降低了爐膛負(fù)壓保護(hù)誤動和拒動風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步增強(qiáng)了保護(hù)動作的可靠性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備在線檢修。通過在原測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加少量設(shè)備，達(dá)到了較好的效果，說明該改造方式是可取的。