FSSS系統在江西景德鎮電廠燃煤發電機組的應用

魏宏偉

摘 要：鍋爐爐膛安全監控系統，是大型火電機組必備的一種安全監視保護系統。在鍋爐啟動、停止及正常運行時，連續監視燃燒系統的有關參數和設備運行狀態，進行邏輯判斷和運算，必要時發出動作指令，通過各種聯鎖裝置，使燃燒設備的相關部件嚴格按照既定的合理程序完成必要操作，或處理未遂性事故，以保證操作人員及鍋爐設備的安全。該文結合景德鎮電廠鍋爐爐膛安全監控系統的應用及實際案例，對如何提高其可靠性進行探討，提出建議。

關鍵詞：鍋爐爐膛安全監控系統 功能 組成 可靠性 措施

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（a）-0088-02

1 引言

鍋爐爐膛安全監控系統，是大型火電機組必備的一種安全監視保護系統。在鍋爐啟動、停止及正常運行時，連續監視燃燒系統的有關參數和設備運行狀態，進行邏輯判斷和運算，必要時發出動作指令，通過各種聯鎖裝置，使燃燒設備的相關部件嚴格按照既定的合理程序完成必要操作，或處理未遂性事故，以保證操作人員及鍋爐設備的安全。

1.1 鍋爐爐膛安全監控系統的定義

爐膛安全監控系統——當鍋爐爐膛燃燒熄火時，保護爐膛不爆炸（外爆或內爆）而采取監視和控制措施的自動系統。包爐膛安全系統和燃燒器控制系統。

1.2 基本功能

常見的大型機組爐膛安全監控系統（以下簡稱FSSS）一般基本功能如表1。

2 景德鎮電廠燃煤機組的鍋爐爐膛安全監控系統

2.1 概述

隨著近些年各機組的DCS改造，實現了DCS綜合控制。目前景德鎮電廠燃煤機組的爐膛安全監控功能，全都溶入DCS系統——和其他子功能系統（如DEH、MCS、SCS、DAS等）一樣，均作為智能節點（過程控制單元），掛在控制網上，并配有多個冗余的操作員站、工程師站（EWS），用通訊網絡將其相聯。

2.2 FSSS系統配置

系統控制站（主控制器）的功能分配

按控制功能進行分站。與MCS、SCS、DAS、DEH等系統共用服務器2臺（冗余配置），完成歷史數據的管理和系統裝載等功能；共用工程師站2臺，完成系統組態調試和下裝；共用操作員站7臺，其中6臺既可操作也可監視，1臺只用做監視。通過操作員站CRT顯示畫面及鍵盤，運行人員可在啟動、停機、及正常運行工況下，完成所有被控對象操作和獲取系統運行的各種信息。

3 防止FSSS拒動、誤動

分散控制系統（DCS）經過自上世紀七十年代至今的三十多年之應用、發展，在火力發電機組的應用中為電力生產的安全、經濟運行作出了很大貢獻。DCS系統的模塊化設計、冗余的控制器配置及電源、通信網絡的冗余設計，靈活的邏輯組態功能，“控制分散——使危險分散，操作管理集中”的設計思想，使溶入DCS的FSSS可靠性大為增強。

3.1 常見的熱工保護誤動、拒動原因

熱工保護誤動、拒動的原因大致可以概括如表2。

3.2 相關案例及措施

3.2.1保持良好的外部環境條件

按照要求，保持良好密封性及溫度和濕度，定期清洗更換機柜之濾網，及時封堵電纜空洞，滿足防塵要求。

3.2.2重視電源與接地

須在設計、維護、檢修各階段保證有可靠的電源，良好的接地系統，以免FSSS誤動。尤應注意下述問題：

（1）FSSS接地系統應嚴格遵守有關規程、規范和制造廠的技術要求。遠程控制柜或I/O柜應就近獨立接入電氣接地網，并進行嚴格測試，確保接地滿足要求。

（2）所有進入FSSS的信號電纜必須采用質量合格的屏蔽電纜，屏蔽層應有良好的單端接地；后備硬手操停爐、停機線路的電纜應采用阻燃電纜，控制和動力芯線不得合用一根電纜，冗余的電源間以及冗余的系統間不得合用電纜。在敷設電纜時，測量、控制和動力電纜應分層布置。

（3）機組檢修時，應在解開總接地母線連接的情況下，進行FSSS之DCS接地、屏蔽電纜屏蔽層接地等接地系統對地的絕緣電阻測試，以及接地電極接地電阻值測試。各項數值應滿足有關規程、規范技術要求。

（4）對于給煤機的自保持回路應既要防止廠用電切換時誤跳閘，又要防止廠用電失去后恢復時間超過一定值時再重新起動，以免滅火后重起造成爐膛爆燃事故。

3.2.3按照規范要求，滿足FSSS系統的設計指標，合理配置系統軟硬件

（1）原設計無總風量低保護、FSSS失電保護

關于“FSSS失電”保護，失電后是否及如何自動觸發MFT，要求：“勿需自動觸發但應報警的強制性手動總燃料跳閘的條件”。

（2）加裝的直接動作的鍋爐緊急跳閘按鈕，只有一路供電電源，在機組A檢中，已經實現雙路供電電源及切換。

（3）火焰保護只有全爐膛滅火保護，沒配備單臺磨層火焰滅火停磨保護

為了防止誤動，邏輯如下。

A-E磨保護均增加“3/4無火”急停條件：①若“給煤機已啟”且“煤量大于16 t/h”且“無相鄰層支持”，則延時30 S后，磨急停保護動作。②若“有相鄰層支持”則則延時60 s后，磨急停保護動作。

（4）配合微油點火系統，進行FSSS相關邏輯改進

小油槍啟動條件：

①燃油母管壓力正常（大于0.8 MPa）；

②壓縮空氣母管壓力正常（大于0.35MPa）；

③各角空氣閥關閉；

④鍋爐允許點火（原油層點火允許條件）；

⑤就地控制箱控制選擇開關在遠控位置；

⑥操作員站確定在微油點火方式；

小油槍啟動程控邏輯：

操作員站操作程控啟動小油槍系統程控開始—高能點火器點火，開啟燃油閥—燃油閥開啟延時5S（運行人員需通過火焰電視觀看燃燒穩定）—開啟壓縮空氣閥—啟動過程完成。高能點火器啟動30秒鐘自動停止。

小油槍停止程控邏輯：

操作員站操作程控停止小油槍指令后：關閉小油槍燃油閥—延時10 min后關閉壓縮空氣閥。

連鎖停止小油槍的條件：

①小油槍啟動過程中，小油槍火檢未見火延時30秒，自動關閉燃油閥；

②MFT動作，關閉所有的燃油閥，并禁止所有小油槍啟動；

③在燃燒過程中（小油槍運行30秒后），燃油閥在開位且油槍火檢持續2秒以上無火，給煤機已啟且煤量大于16噸，延時關閉燃油閥，同時關閉對應送粉管道的擋板門。

1#磨煤機保護邏輯

①在FSSS中設計1#磨煤機“正常運行模式”和“小油槍運行模式”兩種模式，并可以相互切換；

②在“正常運行模式”運行時，1# 磨煤機維持原有的保護邏輯；

③在“小油槍運行模式”運行時，1#磨煤機啟動條件中增加由小油槍裝置送來的四臺小油槍中任意四臺工作正常的信號（工作正常的信號可由小油槍燃油閥開、見火和壓縮空氣閥開均滿足來判斷）；

④1#磨煤機運行，且機組主汽流量大于35%時，操作人員可將“小油槍運行模式”人工切換至“正常運行模式”；

⑤1#磨煤機保護中“3/4無火”保護在“小油槍運行模式”下，自動退出，只有切到“正常運行模式”時，此項保護才起作用；

⑥兩只小油槍故障的情況下或者兩個出口擋板已關，磨煤機停止。（此邏輯在小油槍運行模式下起作用）

鍋爐主保護邏輯

①全爐膛無火保護中，“小油槍運行模式”下此項保護不動作；

②失去燃料保護，條件應加入小油槍已投入過的判斷和小油槍油閥全部關閉的條件。

③爐膛吹掃條件中加入小油槍的所有油閥已關的條件。

出口擋板邏輯

①將原有的1#磨煤機出口擋板的群操功能變為單操功能和群操功能同時存在；

②1#磨煤機出口擋板單角關閉的條件為小油槍故障（油閥已開、壓縮空氣閥開、見火）取非。

3.2.4加強FSSS運行維護管理

（1）加強完善軟件管理。

從設備管理各層面進一步規范FSSS等DCS之相關軟件與數據庫備份、升級、修改與保存、工程師站分級管理與口令設置等工作。

（2）硬件維護。

應定期對FSSS的DCS卡件投運情況進行統計分析，對長周期運行的模件應按照重要程度適時更換。定期檢查DCS電源回路和重要控制回路接線螺絲有無松動和過熱現象，現場導線應無擦痕、磨損跡象，電源熔斷器容量正確，DI通道熔斷器無開路，冗余系統處于正常的工作和熱備用狀態。

3.2.5定期進行FSSS聯鎖試驗

做好FSSS保護聯鎖試驗是防止保護誤動拒動的必要手段。FSSS系統試驗規程已經編寫完畢，并下發執行。其它須試驗場合可參照執行。

此外，聯鎖試驗應在現場模擬物理工作條件進行傳動，嚴禁在控制柜內輸入端子處進行模擬試驗。

3.2.6不得擅自取消、退出FSSS保護或改動保護定值

（1）單項保護的投/退。

機組FSSS柜內原設計有單項保護的投/退硬開關，根據《DL 5000-2000火力發電廠設計技術規程》12.6.1—7“保護回路中不應設置供運行人員切、投保護的任何操作設備”之要求， FSSS機柜柜門平時上鎖；須單項保護的投/退時，熱工人員開門，運行監護進行投/退操作。

（2）故障處理原則如下。

鍋爐爐膛壓力、全爐膛滅火、汽包水位等重要保護裝置在機組運行中嚴禁隨意退出，當其故障被迫退出運行時，必須制定可靠的安全措施，并在8 h內恢復。

其它保護裝置被迫退出運行時，必須在24 h內恢復。否則應立即停機、停爐處理。

4 加強全方位的管理，防止FSSS拒動、減少誤動

從DCS系統硬、軟件，到測量元件、電纜、及執行機構，以及外部環境，還有人為的因素，系統中任一環節出現問題，均會導致FSSS系統部分功能失效或引發系統故障、鍋爐滅火甚至機組跳閘。而拒動更危險，可能造成人身傷害、損壞主設備損壞。

參考文獻

[1] 熱工控制設計簡明手冊[S].北京：水利電力出版社，1995.

[2] 爐膛安全監控系統.武漢水利電力大學，1993.

[3] DL/T774-2004火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程.

[4] DL/T701-1999火力發電廠熱工自動化術語.