鍋爐火檢監測系統電源可靠性優化

摘要：鍋爐火檢監測系統是電廠鍋爐滅火保護的重要設備，某電廠鍋爐火檢監測系統電源柜雙電源分別取自鍋爐#2熱工控制電源柜內UPS和保安電源（AC220 V），電源回路設計存在重大隱患：若兩路交直流電源模塊故障或整流二極管故障造成6臺磨煤機所有火焰監測探頭電源失去，將觸發爐膛火焰喪失保護，引起鍋爐滅火，汽輪機跳閘。為解決此隱患，決定對火檢監測系統電源回路進行優化，采用全新的電源分散布局理念，提高獨立電源模塊可靠性。該技術改造提升了機組運行的穩定性，取得了很好的經濟效益。

關鍵詞：鍋爐火檢監測系統;滅火保護;雙電源;準確性;穩定性

0 ? ?引言

鍋爐火檢監測系統是鍋爐極為重要的控制設備，是鍋爐爐膛安全監控系統最重要的一次設備，火檢監測系統的準確性和穩定性對保證鍋爐安全穩定運行具有十分重要的意義，擔負著把鍋爐燃燒情況以開關量和模擬量形式反饋給DCS，參與鍋爐滅火保護邏輯判斷的職責。某電廠兩臺2×660 MW機組火檢監測系統電源柜兩路電源分別取自鍋爐#2熱工控制電源柜內UPS和保安AC220 V電源，各經一個電源模塊轉換為DC24 V，后經一個整流二極管輸出至A、B、C、D、E、F層火焰監測探頭。此電源回路設計存在因兩路電源模塊故障或二極管故障造成所有火檢監測探頭失電（全爐膛火焰喪失保護動作）引起鍋爐滅火、汽輪機跳閘的隱患。

1 ? ?鍋爐火檢監測系統電源可靠性優化

1.1 ? ?鍋爐火檢監測系統電源可靠性優化前

鍋爐火檢監測系統優化前電源回路如圖1、圖2所示，該設計存在因兩路電源模塊故障或二極管故障造成所有火焰監測探頭失電（全爐膛火焰喪失保護動作）引起鍋爐滅火、汽輪機跳閘的隱患。

1.2 ? ?鍋爐火檢監測系統電源可靠性優化后

針對火檢監測系統電源回路存在的隱患，決定采用全新的電源可靠性理念進行改造：電源分散布局，提高獨立電源模塊可靠性。

根據此理念，對火檢監測系統電源回路進行以下創新優化：（1）電源分散布局。6臺磨煤機對應的每層火焰監測探頭電源分別采用6套交直流雙電源模塊，每套交直流雙電源模塊輸入兩路電源分別經過獨立帶過流保護2A空開，此種設計既保證了一套電源模塊故障只會造成1臺磨煤機火檢信號喪失，不會影響其他5臺磨煤機運行，也保證了單個電源模塊故障時不會造成總電源故障。（2）提高獨立電源模塊可靠性。通過對市場現有交直流雙電源切換裝置的調研，決定采用可靠性更高的交直流雙電源模塊裝置（珠海中瑞ZR-24V-20A-D型），該切換裝置可輸入兩路AC220 V電源，經內部切換后輸出一路DC24 V，切換裝置采用全數字化控制，抗干擾，切換時間<50 ms，可靠性高，具有過、欠壓保護功能，高速靜態無觸點切換開關及快速掉電檢測能快速、安全、有效地實現雙電源的切換。試驗及實踐證明，此電源回路優化極大地滿足了現場使用要求，保證了機組的安全穩定運行。

優化方案：（1）輸入兩路電源取自#2熱工控制電源柜內UPS和保安，兩路電源送至火檢電源柜，經兩個容量10 A的空開后分別送至每套電源模塊的獨立空開。（2）每一燃燒層單獨設置一套電源模塊，一套電源模塊故障只造成單層火檢信號喪失，不會影響其他燃燒層。每套電源模塊輸入電源設置獨立容量2 A的空開，防止因單個電源模塊故障造成總電源故障。（3）將電源模塊更換為雙輸入自動切換的電源模塊，兩路電源輸入經電源模塊切換后輸出DC24 V至相應的火檢層空開。

鍋爐火檢監測系統優化后回路如圖3、圖4所示。優化后電源模塊故障隱患分散，避免了電源模塊故障導致鍋爐滅火、汽輪機跳閘的隱患。

2 ? ?應用情況及經濟社會效益

鍋爐火檢監測系統電源回路優化后，大大提高了機組的安全性能及重要輔機設備可靠性，避免了鍋爐火檢電源系統可靠性差及存在的先天設計缺陷造成設備誤跳閘、機組甩負荷和全爐膛火焰喪失觸發MFT保護，鍋爐滅火，機組跳閘等風險。根據機組實際運行情況來看，火檢監測系統電源回路優化后更加完善、可靠，對于優化同類型設備具有借鑒和推廣意義，避免了設備可靠性差導致機組非停，為公司創造了收益約50萬元/次（含機組啟動費用約25萬元，電網電量考核費約25萬元）。

3 ? ?鍋爐火檢監測系統電源回路優化后性能

3.1 ? ?電源切換試驗

優化后的電源回路每個電源模塊輸入兩路AC220 V由UPS和保安電源供給，切換試驗將一路電源斷開后每個電源模塊DC24 V持續輸出無間斷，保證了火焰監測器正常運行，DCS接收開關量和模擬量輸出無變化，確保當一路電源異常時機組火檢系統保護無誤動作。

3.2 ? ?電源模塊在線監視

如圖5所示，電源模塊配備一塊液晶觸摸屏，可在線查看電源模塊內部芯片運行溫度、直流輸出電壓/電流，通過查看參數可提前判斷電源模塊是否存在異常，以提前采取措施，防止事故擴大。

3.3 ? ?總體性能指標與國內外單位的比較

該技術改造提升了機組運行的穩定性，與國內外其他單位比較，均處于領先水平。此成果對火電廠鍋爐火檢監測系統電源可靠性優化具有指導意義，并具備可操作性，應用前景廣闊。

4 ? ?結語

實踐表明，機組啟動后火檢系統運行穩定，各電源模塊參數正常。此次電源回路優化，提高了火檢系統的穩定性，避免了因火檢電源系統故障造成機組非停的隱患。

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收稿日期：2021-05-28

作者簡介：張永旺（1988—），男，天津人，工程師，研究方向：電力自動化。