百萬機組制粉系統冷一次風門及混合風門回路改造

吳 吉，呂映斌，柯榮宗

（神華福能發電有限責任公司，福建泉州362700）

1 引言

某火力發電廠二期3、4機組裝機容量為1050MW，鍋爐主機是由東方鍋爐股份有限公司生產、制造，采用超超臨界參數控制、一次中間再熱、單爐膛結構、平衡通風方式，對沖燃燒調整、固態排渣風冷以及露天布置的全鋼架構的π型直流變壓式鍋爐。汽輪機組為東汽N1000-26.25/600/600型超超臨界，裝機容量為1050MW，單軸、一次中間再熱、四缸四排汽的凝汽式汽輪機，汽輪機組整體由單流高壓缸、雙流中壓缸以及兩個雙流低壓缸串聯組成。DCS控制設備采用杭州和利時分散控制系統，組態軟件為MACS6.52系統，硬件采用和利時SM卡件系列。

機組采用前后墻對沖燃燒（前墻3層燃燒器，后墻3層燃燒器）方式，前后墻每層布置8只低NOx旋流式HT-NR3煤粉燃燒器，共48只燃燒器，每只燃燒器均配有機械霧化油槍，用于機組啟動和維持低負荷燃燒。配置磨煤機入口一次風正壓直吹式制粉系統，每臺爐設置6臺型號為HP1203/Dyn的中速磨煤機（五用一備）、設置一個冷一次風插板門及調門、一個熱一次風插板門及調門、一個混合風插板門。在機組正常運行時，風門處于開啟狀態，通過冷風調節溫度，熱風調節風量。

2 制粉系統控制簡介

2.1 制粉控制調節作用

磨煤機出力是通過給煤機進行控制。給煤量的控制由給煤機轉速實現，同時給煤機配備有給煤量自動稱重裝置。磨煤機主要有兩個控制量，即磨煤機出口溫度和一次風量。前者既要保證燃煤在磨煤機內充分干燥，又不會因溫度過高而引起磨煤機內部自然；后者保證的煤粉的細度，且不會因風速過高而導致著火不穩定。我廠磨煤機出口溫度和一次風流量兩個控制量分別由冷一次風門和熱一次風門來實現。當磨煤機出口一次風溫變化時，通過測得的溫度信號來調節冷熱一次風的比例，保證磨出口溫度穩定。同時，在調節過程中，由于冷熱風調節變化，引起流量變化，這一信號再送至溫度控制器進行修正，以保證一次風流量穩定。機組運行時，若出現風門異常關閉，將導致磨入口流量低跳磨。

每臺磨煤機的入口風門（冷風門、混合風門、熱風門）均由氣缸、氣源、氣動控制部分（兩位三通電磁閥）、開/關行程開關等裝置構成，且在就地獨立控制箱上，可通過遠程就地切換按鈕實現遠程DCS及就地啟停控制。

2.2 制粉系統冷風門及混合風門控制原理

我廠制粉系統冷一次風及混合風門插板門均配置一個兩位三通電磁閥，當風門處于關閉狀態時，通過遠程DCS開指令或者就地開門按鈕，開門電磁閥線圈1YV帶電，開氣路接通進氣，閥門動作直到開到位行程開關SQ1常閉觸點動作斷開，開電磁閥1YV線圈失電。

當風門處于開啟狀態時，通過遠控DCS或者就地關門關門按鈕，關門電磁閥線圈2YV帶電，關氣路接通進氣，閥門動作直至關門行程開關SQ2常閉觸點動作斷開，關門電磁閥線圈2YV失電（如下圖1所示）。

3 制粉系統冷風門及混合風門問題分析

圖1 技改前風門回路控制圖

在正常運行過程中，磨煤機入口冷風門、熱風門、混合風門均處于開啟狀態。冷風門及混合風門的關門限位開關SQ2的常閉觸點（35）串至關門控制回路，關門限位開關SQ2的常開觸點（68）串至關門指示回路，且兩者控制電壓均為220VAC。

鑒于冷風門及混合風門的行程開關長期處于露天潮濕環境，一旦限位開關觸點絕緣不良，易導致SQ2限位開關的不同觸點相互影響，進而電磁閥線圈帶電，風門誤動作。這一結果將直接導致磨入口一次風量急劇下降，觸發磨入口風量低保護，跳閘相應磨煤機。

4 制粉系統冷風門及混合風門控制回路優化思路分析

4.1 風門控制回路優化

針對磨煤機入口冷風門及混合風門存在的問題。在冷風門及混合風門就地回路控制柜內增加一個繼電器，取一對常閉觸點代替原來關行程開關常閉觸點，串至關門信號控制回路，并將繼電器線圈串至關反饋（行程常開觸點）回路，當關門到位后，關門指令回路觸點斷開。

如下圖2：取繼電器KA3的常閉觸點代替關行程常閉觸點，將繼電器KA3線圈接至關門反饋回路，當門關到位，常開反饋觸點閉合，線圈帶電，關門回路觸點斷開。有效規避了關限位開關觸點絕緣不良，導致在常開接點的輸入（接點3）電壓串到常閉接點的輸入端（接點1），電磁閥關線圈帶電，風門誤動的風險。

圖2 風門回路技改思路分析

4.2 優化方案優點分析

此技改方案的優點在于：

（1）將露天觸點引入控制柜內，避免惡劣環境導致回路不可靠；

（2）將雙觸點行程開關的220VAC觸點進行有效分離，避免了行程開關絕緣不良，導致電磁閥帶電，風門誤動；

（3）以柜內繼電器觸點代替露天環境的行程開關觸點，不僅控制回路改動小，而且技改成本低，易于推廣。

5 制粉系統冷風門及混合風門控制回路現場改造

5.1 引用標準調試

現場作業嚴格按照《DL/T 5175-2003火力發電廠熱工控制系統設計技術規定》、《電業安全工作規程》、《DL/T 5182-2004火力發電廠熱工自動化就地設備安裝、管路及電纜設計技術規定》執行。

5.2 現場作業工具備件

此次回路優化，需備：萬用表1快、電筆1把、螺絲刀1把、硬線若干米、220VAC繼電器若干。

5.3 現場作業施工策略

（1）取消冷風門及混合風門就地控制柜內指令后至限位開關SQ2常閉觸點的信號線，即將端子排上接線端子3、5挑掉，并進行絕緣包扎；

（2）在控制柜內對繼電器KA3進行固定，取一對常閉觸點串至關門回路；

（3）將繼電器KA3線圈接至反饋回路；

5.4 技改后原理控制圖

通過對現場回路技改后，控制原理圖如下圖3所示。

圖3 技改后控制柜內接線圖

5.5 制粉系統冷風門及混合風門控制回路技改前后現場對比

通過以上技改施工，現場實際對比如下圖4、圖5所示。

圖4 風門就地控制柜原接線

圖5 風門技改后就地控制柜接線

6 機組制粉系統運行效果

經冷制粉系統冷風門及混合風門控制回路優化后投入使用，運行期間均未出現風門異常關閉跳磨事故。DCS指令輸出、就地回路及閥門實際開關均按預期狀態進行動作，效果明顯，完全達到控制回路優化目的，有效的提高了磨組運行的可靠性及安全性。

7 回路改造結論

通過對制粉系統冷風門及混合風門回路問題分析，可知原控制回路僅滿足磨入口風門正常開關運行，一旦露天潮濕環境下的限位開關觸點絕緣不良，將導致磨組跳閘。通過對原風門控制回路的合理優化及設備的整體實際運行，制粉系統冷風門及混合風門運行工況可靠穩定，有效規避了風門異動跳磨的風險，提高了鍋爐燃燒的穩定性，保證了機組運行的經濟性。