330 MW機組鍋爐磨組一鍵啟停功能分析

摘 要：太倉港協鑫發電有限公司330 MW機組磨組受深度調峰等因素影響，啟停頻繁。原磨組啟動邏輯復雜，流程簡易，不能滿足實際運行工況的要求，也不利于熱工人員的邏輯理解及修改。現提出了制粉系統現場設備頻發缺陷的處理思路以及基于FOXBORO IA DCS操作系統的磨組一鍵啟停邏輯優化方案。

關鍵詞：磨組;一鍵啟停;FOXBORO;邏輯

0 ? ?引言

太倉港協鑫發電有限公司4臺330 MW機組使用FOXBORO DCS控制系統，ICC組態器。每臺磨組現場設備包括冷、熱風關斷門（氣動），冷、熱風調門（電動），磨密封風門（電動），給煤機進、出口門（電動），磨出口門（氣動4臺）。磨組受摻燒劣質煤及深度調峰等因素的影響，啟停頻繁。基建期間設計的自動啟動邏輯復雜、流程不符合現有機組運行工況、就地設備缺陷頻發等因素，導致啟停磨組都需運行人員根據規程手動操作設備，這在一定程度上加大了運行人員的勞動強度，同時也更加依賴于運行人員的經驗水平。

此次磨組一鍵啟停實現的基礎是現場設備的可靠動作、測點的準確無誤，功能的實現分現場設備治理、DCS邏輯優化兩步實施。本文將從這兩方面分別說明存在的問題并提供解決思路。

1 ? ?存在問題

1.1 ? ?現場部分

（1）制粉系統氣動門無法打開或者信號不到位現象經常發生，主要原因有以下3點：

1）制粉系統氣動門氣缸大多是非標氣缸，規格型號、生產廠家較雜，而且氣缸前端蓋承受的溫度較高，密封件容易老化，活塞和汽缸壁間隙增大，導致氣缸漏氣、竄氣。

2）磨煤機的冷、熱風關斷門在開關過程中經常出現卡澀現象，導致氣動門信號無法正確反饋。

3）制粉系統使用的壓縮空氣含水量高，長期運行后氣源管路存在積水，影響氣動。

（2）磨煤機出口風速測量裝置超出產品壽命周期，磨損后發生測量偏差，影響測點可靠性。

（3）磨煤機出口風速測量裝置使用的變送器量程為0～1.0 kPa，而在實際運行中，風壓經常超出1.0 kPa，加上使用的風壓變送器的過載能力差、精度低，無法滿足測量要求。

1.2 ? ?邏輯部分

（1）原磨組啟停DCS邏輯使用計算塊CALC搭建，如圖1所示，其邏輯語句復雜，限于CALC計算塊只能編寫50行匯編語句，后期增加操作步序或者修改邏輯時較困難。

（2）如圖2所示，原有的控制流程簡易甚至錯誤，不能滿足實際操作需要，啟動磨組時需根據個人工作經驗在DCS畫面逐個手動啟動，增加了運行人員的工作量。

（3）原有DCS畫面操作面板簡易，當設備動作正常，僅信號反饋異常時，無法跳過進入下一步，影響磨組啟動。

（4）磨組啟動時部分設備的首出處于“跳閘”狀態，原邏輯未在允許條件滿足后對首出“跳閘”狀態及時復位，從而無法啟動設備。

（5）原有的磨組啟停邏輯沒有根據實際磨出口溫度等參數進行熱風調門開度的自動控制，容易在啟動磨組時出現溫度增長過快等不利因素，影響磨組安全。

2 ? ?解決思路

2.1 ? ?現場部分

（1）對于磨組氣動門無法打開或者信號不到位的情況，主要從以下3個方面來解決：

1）使用生產廠家、型號規格一致的氣缸密封件，方便維護。

2）冷熱風門卡澀主要由門板導軌煤粉堆積導致，清理門板軌道會大大減少風門卡澀的現象，同時在氣缸末端增加雙磁性開關可以有效解決信號反饋不靈敏的問題。

3）壓縮空氣含水量高的根本原因在于空壓機排水設備或冷凝設備存在問題，需擇機處理。機組運行期間，為保證機組的安全可靠，可在最低處的氣源管路增加自動排水閥。

（2）風速測點取樣裝置磨損屬于壽命周期中的正常現象，需在機組檢修時對取樣裝置進行更換。

（3）原有的風速變送器量程及精度無法滿足現場工況，需重新選型。

上述方法基本可以解決制粉系統現場缺陷頻發的問題，大大提高信號及數據的可靠性。

2.2 ? ?邏輯部分

此次磨組一鍵啟停功能的優化需刪除原有邏輯及操作畫面并進行重新設計。首先，需要對運行人員實際操作的步序及設備啟停的允許條件進行整理;其次，需對原有邏輯進行核對，避免邏輯設計時出現錯刪、誤刪、漏刪現象;最后，根據原邏輯出現的各種弊端及實際操作需求設計邏輯及操作畫面。

（1）通過相關專業多次討論，確定啟停步序：

磨組一鍵啟動允許條件：1）點火能源許可;2）鍋爐允許投煤;3）磨潤滑油流量不低;4）磨油站冷油器后壓力不低;5）磨油站潤滑油差壓不大;6）磨潤滑油溫>30 ℃;7）給煤機入口閘板門已開。

磨組一鍵啟動步序：1）開磨煤機出口門且開信號到位。2）開磨煤機密封風門且開信號到位。3）開磨煤機冷風關斷門且開信號到位。4）開磨煤機冷風調門至30%。5）開磨煤機熱風關斷門，冷風調門自動投入，設定值自動設70°，速率為1（°）/min（自動開度上下限：20%～60%;手動控制無上下限）。熱風關斷門已開，一次風風量滿足，密封風與一次風差壓不低，磨出口溫度>60 ℃，暖磨結束。6）開啟給煤機出口門，啟動磨煤機。7）磨出口溫度大于65 ℃且給煤機出口門已開，啟動給煤機，開給煤機密封風門。

磨組一鍵停止允許條件：給煤量小于10 t/h。

磨組一鍵停止順控：1）停給煤機。2）給煤機停止信號到位，關給煤機出口門。3）冷、熱風調門切手動。4）磨煤機電流小于24 A，延時30 s，且給煤機停止5 min，停磨煤機。5）磨停止信號到位，關密封風門。

（2）考慮到操作步序多，操作功能增加，單純的CALC計算塊已無法滿足設計需要。計算塊及順控塊的搭配使用，使得邏輯方便設計、易于理解，且更利于后期的維護修改。如圖3所示，計算塊負責允許條件及操作功能的實現，順控塊負責步序的進行。

此設計的優點在于：1）順控語言設計，功能更強大，不限制語句數量，邏輯語句簡潔明了。2）模塊化設計，可自由增加或刪除相應步序，不影響自動邏輯的優化。3）利用順控塊的前一條指令可自動復位啟動設備的首出“故障”狀態，避免運行人員忘記手動復位導致無法啟動設備的情況。4）新的冷、熱風調門通過PID模塊按照一定速率打開，避免了原先直接打開熱風門導致磨出口迅速升溫的危險。

如圖4所示，重新設計了操作面板。其中，增加了跳步功能按鈕，避免出現設備實際動作到位而反饋信號故障導致順控無法進行的情況。同時在右上角實時顯示順控狀態，輔助運行人員監控。

3 ? ?結語

針對磨組就地設備現狀及邏輯設置不合理的問題，筆者提出了制粉系統現場設備頻發缺陷的處理思路以及基于FOXBORO IA DCS操作系統的磨組一鍵啟停邏輯優化方案。磨組一鍵啟停功能的實現不僅促進了現場設備的優化治理，還在邏輯方面提升了機組自動控制水平，降低了對運行人員經驗的依賴，減輕了作業人員的勞動強度，為后續實現風煙系統一鍵啟停功能打下了良好基礎。

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收稿日期：2020-12-21

作者簡介：章益（1990—），男，江蘇如皋人，工程師，研究方向：熱工自動化。