135MW机组循环流化床锅炉保护的应用

摘 要：本文从循环流化床锅炉的保护应用的最基本概念出发，详细的介绍了循环流化床的保护的具体项目、所需要使用卡件的类型以及在组态和现场设备安装完毕后，介绍如何对组态逻辑及一次测量元件线路正确性和完整性的进行验证传动试验，详细介绍了，发生MFT后产生的影响及跳闸哪些设备，如何使得发生MFT后，锅炉系统吹扫，使得MFT系统重新复归处于警戒状态的方法及吹扫条件，阐述了在现场实际应用中如何应对各种缺陷及相应的处理方法。对保护锅炉设备安全具有重要的意义。

【关键词】组态 卡件 MFT 传动试验

循环流化床锅炉是一种新型有发展前途的高效洁净燃烧的燃煤锅炉。锅炉作为发电厂三大主设备之一，它为汽轮机连续提供具有一定温度、压力符合蒸汽品质的蒸汽，保证汽轮机做功，因此锅炉设备运行的正常与否直接影响着发电厂的负荷，随着发电厂的高温、高参数的运行，锅炉设备的燃烧控制就变的非常的复杂，如何有效的保护锅炉在异常工况下，能够及时有效的切除停止及启动相应的的设备保护锅炉设备的安全就变的非常的重要。土耳其BIGA电厂的DCS系统采用上海新华公司的XDPS-400的分散控制系统，其中FSSS系统作为DCS系统的一个子系统对防止锅炉爆燃、锅炉满水、锅炉缺水、J阀温度超温及床温超温等危害锅炉设备的工况能够及时的发生主燃料跳闸MFT，保护锅炉设备的安全。

1锅炉保护的概念项目及实现方法

1.1 锅炉保护的概念和保护内容

所谓的锅炉MFT，是指锅炉的主燃料跳闸（MAIN FUEL TRIP），当锅炉发生主燃料跳闸时，通过停止相关设备，切断一切进入锅炉的燃料。而对于循环流化床锅炉来说，就是停止全部给煤机及石灰石给料机，切断一切进入炉膛的燃料，而达到保护锅炉的目的。那么什么情况会发生MFT呢？对于循环流化床锅炉来说，其基本保护项目都大同小异，现以土耳其BIGA电厂的循环流化床为例仔细来研究，土耳其BIGA电厂的135mw循环流化床锅炉的保护项目一共有手动MFT、锅炉床料压力小于1Kpa、J阀出口灰温大于1200度、两台引风机全停、两台二次风机全停、两台一次风机全停、两台给水泵全停、三台高压流化风机有两台停止、风室压力大于20Kpa、总风量小于25%、床温低于450度且床下枪均未投运、床温大于990度、J阀料位高于40Kpa、汽包水位不正常、炉膛压力不正常、汽机跳闸、播煤增压风机停且旁路阀未打开超过5% 17个主燃料跳闸MFT项目。它们在逻辑关系上为或的关系，它们中任何一个条件成立，就会发生锅炉主燃料跳闸MFT。

1.2 DCS卡件的选用

由于保护项目很多，每一个保护项目内都有很多量的采集，但是主要采用了模拟量AI卡件（4—20mA）、模拟量输入卡TC温度输入卡（mV信号）、数字量输入卡件DI、数字量输出卡件DO。又由于保护的重要性，防止卡件故障造成不必要的保护误动作，因此都采用三选二信号分别采用三块不同的输入卡件。土耳其BIGA电厂使用了6块模拟量输入卡AI、10块模拟量RTD卡、12块开关量输入卡DI、10块开关量输出卡DO，以上卡件的信号通过网络传送到冗于的双网结构，它们采用双BCNET通讯卡进行通讯，然后进入智能HUB，通过网线与操作员站、工程师站、历史站进行通讯。

1.3 锅炉保护的组态

我们要实现锅炉保护的功能，就必须把相关的保护项目逻辑关系确定下来，并通过相应的软件组态和硬件配合，以实现自己需要的功能。首先，根据保护的项目确定保护的点数及使用的DPU号码。土耳其BIGA电厂的FSSS系统采用的是DPU5，锅炉保护共使用了模拟量点11个，开关量点33点，由于很多点是有其它DPU通讯过来的，所以还要定义其它通讯量点，比如锅炉总风量是有模拟量控制系统MCS的DPU中通讯过来的，因此要在DPU5中定义下网点。不同DCS的软件系统不同，内部实现的具体方法也不尽相同，但是总体的实现方法的理念都是相同的，比如对于炉膛压力的高、低保护都是就地的压力开关信号传送到相应的开关量卡件上，再通过内部的逻辑判断，进行3取2，然后延迟2秒，进行MFT动作。对于汽包水位高、低保护来说，有相应的模拟量判断后，也是由开关量输出点（DO），经过电缆传输出到FSSS系统的开关量点（DI）引入DCS，经过内部逻辑进行3取2判断，延迟5秒后，进行MFT动作。

2 锅炉保护功能的实际传动试验

当我们完成组态及现场开关、变送器、温度元件安装完成后，那么我们要验证我们组态及现场线路的正确性，那我们就要进行现场的实际传动试验。对于模拟量来说我们在DCS画面上看，如果显示正确的话，我们可以用强制点的实际值让它超过MFT的动作值来实现，例如J阀出口温度高于1200度，及产生MFT，我们在工程师站找到J阀温度，以工程师级别登陆，输入登陆密码，强制该点，让其大于等于1200度，观察MFT画面，如果首出显示：J阀温度高跳闸，则正确。对于开关量点，例如炉膛压力高，则在就地压力开关处，端接任意两个压力高的接点，则MFT动作，观察首出的正确性。在试验中比较重要的是汽包水位的传动试验，我们一般在汽包上水的时候进行实际传动实验，首先做满水试验，并观察它们动作的一致性产生MFT，此时要求三个高水位信号都过来，以验证变送器的正确可靠性，然后锅炉放水，观察汽包缺水，并观察信号的正确性并观察首出的正确性。对于送风机或着引风机全停MFT的项目，其中这个时候送风机或者引风机这个时候的动力电源是切断的，我们仅仅对送风机或者引风机的操作电源送电，在锅炉的操作画面点击A送风机运行，然后点击B送风机运行，在MFT复归后，点击停止送风机A，然后点击送风机B停止，此时，MFT动作，锅炉的首出一览显示的MFT的原因是：送风机全停。对于引风机的试验做法相同。对于手动MFT的项目，我们让MFT复归，然后在控制室的运行人员操作面板上，同时按下两个手动MFT按钮，此时MFT应该动作，同时首出显示：手动MFT。

对于播煤风机停止且旁路阀15秒钟未打开超过5%的试验，我们可以停止播煤风机的动力电源，然后送上播煤风机的操作电源，在锅炉操作画面上打开播煤风机的操作按钮，点击运行，然后把旁路阀的阀位在工程师站上登陆后强制为4%，然后点击停止播煤风机，我们开始计时，在15秒钟的时候，MFT动作，首出显示：播煤风机停止且旁路阀未打开。其它的试验项目大同小异，在做试验的时候，要注意检查首出原因是否正确。

3 锅炉发生MFT产生的影响及复归

当循环流化床锅炉发生MFT后，将会通过逻辑内部软点去使得6台给煤机跳闸，使得点火系统的GFT系统跳闸、床下两杆点火枪及床上6杆点火枪跳闸、通过数字量输出卡DO点输出接点到控制室站盘产生MFT报警、通过数字量输出卡DO点输出三副硬接点到MFT的继电器回路产生继电器跳闸MFT，使得锅炉系统的旋转给料阀跳闸，输出6副硬接点使得6台给煤机跳闸，并输出一副硬接点到汽轮机的ETS危机遮断系统，使得锅炉MFT后汽轮机跳闸。那么在锅炉发生MFT，在跳闸条件消失后，锅炉再次点火。

如何使得锅炉保护再次起作用呢？我们就要使得MFT系统复归，重新使得锅炉保护处在警戒状态，如何才能使得MFT系统复归呢？首先要无MFT跳闸条件、锅炉在正常模式、所有给煤机全停、石灰石系统全停、天然气系统关闭、锅炉总风量大于25%小于40%，所有挡板全开七个条件全部满足。然后在FSSS系统画面，按启动吹扫指令，自动5分钟的计时，如果在吹扫的5分钟内没有新的MFT发生及7个吹扫条件始终在满足状态，那么5分钟后，MFT自动复归，MFT的首出指示将消失、MFT的继电器跳闸回路也将复归，锅炉重新处在了警戒状态、保护锅炉设备的安全。对于循环流化床它有自己的燃烧特点，关于MFT的复归也有一个自己的一个显著的特点，就是在锅炉运行过程中，如果发生了MFT的情况，锅炉的床温是很高的，可以在900摄氏度以上，根据跳闸的原因，如果能够及时解决处理的话，消除MFT跳闸的原因，这个时候给煤机是全部处在停运状态，两台石灰石给料机也是停的状态，而在这个时候如果锅炉的床温在650摄氏度以上，在FSSS系统的画面有一个热启动按钮，按热启动按钮，锅炉就可以迅速复归锅炉可以进行给煤机启动投煤加快机组快速启动并网，从而节省大量燃料费用。而不需要锅炉的5分钟常规冷态吹扫复归。

4 锅炉保护在实际中的问题及探讨

（1 ）从逻辑组态上来说，一般不会出现问题，因为它们逻辑的正确性在机组调试期间已经得到了验证，我们要做的是做好相应的DCS系统的软件备份，主要做好XDPS3.0目录下BIN和DATA文件夹的备份，以备系统故障是恢复系统用。

（2 ）汽包水位的控制对于锅炉来说非常的重要，如果对于调峰机组，由于汽包压力的变化较大，造成压力对水位的影响较大，因此，为了防止虚假水位而造成MFT的误动作，除了给水自动中液偶自动PID参数进行优化调整外，对于过来的开关量也应该进行延迟处理，防止瞬间虚假水位造成MFT的误动作，一般来说，对于开关量的延迟时间设定在5秒种左右，可以有效的消除水位保护的误动作。

（3） 对于保护项目中的J阀温度高于1200℃锅炉MFT，我们会经常发现运行人员反映温度不准的问题，有温度的迟滞性较大和在锅炉点火并网后一段时间内，J阀内已经有一定的料位的情况下，温度有偏低的情况发生，我们检修人员经过办理点的强制手续及点的强制后，对现场进行实地信号测量，显示正常，对测温元件进行检查校验，为合格。等待停炉的机会及温度冷却后，打开J阀人孔门对测温点进行内部检查，发现为测量元件保护管较短，而J阀内部的防火耐烧浇注料把保护套管埋住导致，更换测温元件，使得测温元件和保护套管的长度大于J阀浇注料的厚度1000mm，更换后，锅炉启动后，测量反映正常迅速，这个问题提醒我们对于重要保护项目的测点应该做仔细的检查，并提醒锅炉专业的检修人员在J阀内部检修后，应注意这类测点的重要性，热控人员在机组检修后应有仔细检查记录，从而保证保护项目准确可靠的显示、投入及动作。

作者单位

安徽淮南田家庵电厂 安徽省淮南市 232007