FSSS系统在江西景德镇电厂燃煤发电机组的应用

魏宏伟

摘 要：锅炉炉膛安全监控系统，是大型火电机组必备的一种安全监视保护系统。在锅炉启动、停止及正常运行时，连续监视燃烧系统的有关参数和设备运行状态，进行逻辑判断和运算，必要时发出动作指令，通过各种联锁装置，使燃烧设备的相关部件严格按照既定的合理程序完成必要操作，或处理未遂性事故，以保证操作人员及锅炉设备的安全。该文结合景德镇电厂锅炉炉膛安全监控系统的应用及实际案例，对如何提高其可靠性进行探讨，提出建议。

关键词：锅炉炉膛安全监控系统 功能 组成 可靠性 措施

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（a）-0088-02

1 引言

锅炉炉膛安全监控系统，是大型火电机组必备的一种安全监视保护系统。在锅炉启动、停止及正常运行时，连续监视燃烧系统的有关参数和设备运行状态，进行逻辑判断和运算，必要时发出动作指令，通过各种联锁装置，使燃烧设备的相关部件严格按照既定的合理程序完成必要操作，或处理未遂性事故，以保证操作人员及锅炉设备的安全。

1.1 锅炉炉膛安全监控系统的定义

炉膛安全监控系统——当锅炉炉膛燃烧熄火时，保护炉膛不爆炸（外爆或内爆）而采取监视和控制措施的自动系统。包炉膛安全系统和燃烧器控制系统。

1.2 基本功能

常见的大型机组炉膛安全监控系统（以下简称FSSS）一般基本功能如表1。

2 景德镇电厂燃煤机组的锅炉炉膛安全监控系统

2.1 概述

随着近些年各机组的DCS改造，实现了DCS综合控制。目前景德镇电厂燃煤机组的炉膛安全监控功能，全都溶入DCS系统——和其他子功能系统（如DEH、MCS、SCS、DAS等）一样，均作为智能节点（过程控制单元），挂在控制网上，并配有多个冗余的操作员站、工程师站（EWS），用通讯网络将其相联。

2.2 FSSS系统配置

系统控制站（主控制器）的功能分配

按控制功能进行分站。与MCS、SCS、DAS、DEH等系统共用服务器2台（冗余配置），完成历史数据的管理和系统装载等功能；共用工程师站2台，完成系统组态调试和下装；共用操作员站7台，其中6台既可操作也可监视，1台只用做监视。通过操作员站CRT显示画面及键盘，运行人员可在启动、停机、及正常运行工况下，完成所有被控对象操作和获取系统运行的各种信息。

3 防止FSSS拒动、误动

分散控制系统（DCS）经过自上世纪七十年代至今的三十多年之应用、发展，在火力发电机组的应用中为电力生产的安全、经济运行作出了很大贡献。DCS系统的模块化设计、冗余的控制器配置及电源、通信网络的冗余设计，灵活的逻辑组态功能，“控制分散——使危险分散，操作管理集中”的设计思想，使溶入DCS的FSSS可靠性大为增强。

3.1 常见的热工保护误动、拒动原因

热工保护误动、拒动的原因大致可以概括如表2。

3.2 相关案例及措施

3.2.1保持良好的外部环境条件

按照要求，保持良好密封性及温度和湿度，定期清洗更换机柜之滤网，及时封堵电缆空洞，满足防尘要求。

3.2.2重视电源与接地

须在设计、维护、检修各阶段保证有可靠的电源，良好的接地系统，以免FSSS误动。尤应注意下述问题：

（1）FSSS接地系统应严格遵守有关规程、规范和制造厂的技术要求。远程控制柜或I/O柜应就近独立接入电气接地网，并进行严格测试，确保接地满足要求。

（2）所有进入FSSS的信号电缆必须采用质量合格的屏蔽电缆，屏蔽层应有良好的单端接地；后备硬手操停炉、停机线路的电缆应采用阻燃电缆，控制和动力芯线不得合用一根电缆，冗余的电源间以及冗余的系统间不得合用电缆。在敷设电缆时，测量、控制和动力电缆应分层布置。

（3）机组检修时，应在解开总接地母线连接的情况下，进行FSSS之DCS接地、屏蔽电缆屏蔽层接地等接地系统对地的绝缘电阻测试，以及接地电极接地电阻值测试。各项数值应满足有关规程、规范技术要求。

（4）对于给煤机的自保持回路应既要防止厂用电切换时误跳闸，又要防止厂用电失去后恢复时间超过一定值时再重新起动，以免灭火后重起造成炉膛爆燃事故。

3.2.3按照规范要求，满足FSSS系统的设计指标，合理配置系统软硬件

（1）原设计无总风量低保护、FSSS失电保护

关于“FSSS失电”保护，失电后是否及如何自动触发MFT，要求：“勿需自动触发但应报警的强制性手动总燃料跳闸的条件”。

（2）加装的直接动作的锅炉紧急跳闸按钮，只有一路供电电源，在机组A检中，已经实现双路供电电源及切换。

（3）火焰保护只有全炉膛灭火保护，没配备单台磨层火焰灭火停磨保护

为了防止误动，逻辑如下。

A-E磨保护均增加“3/4无火”急停条件：①若“给煤机已启”且“煤量大于16 t/h”且“无相邻层支持”，则延时30 S后，磨急停保护动作。②若“有相邻层支持”则则延時60 s后，磨急停保护动作。

（4）配合微油点火系统，进行FSSS相关逻辑改进

小油枪启动条件：

①燃油母管压力正常（大于0.8 MPa）；

②压缩空气母管压力正常（大于0.35MPa）；

③各角空气阀关闭；

④锅炉允许点火（原油层点火允许条件）；

⑤就地控制箱控制选择开关在远控位置；

⑥操作员站确定在微油点火方式；

小油枪启动程控逻辑：

操作员站操作程控启动小油枪系统程控开始—高能点火器点火，开启燃油阀—燃油阀开启延时5S（运行人员需通过火焰电视观看燃烧稳定）—开启压缩空气阀—启动过程完成。高能点火器启动30秒钟自动停止。

小油枪停止程控逻辑：

操作员站操作程控停止小油枪指令后：关闭小油枪燃油阀—延时10 min后关闭压缩空气阀。

连锁停止小油枪的条件：

①小油枪启动过程中，小油枪火检未见火延时30秒，自动关闭燃油阀；

②MFT动作，关闭所有的燃油阀，并禁止所有小油枪启动；

③在燃烧过程中（小油枪运行30秒后），燃油阀在开位且油枪火检持续2秒以上无火，给煤机已启且煤量大于16吨，延时关闭燃油阀，同时关闭对应送粉管道的挡板门。

1#磨煤机保护逻辑

①在FSSS中设计1#磨煤机“正常运行模式”和“小油枪运行模式”两种模式，并可以相互切换；

②在“正常运行模式”运行时，1# 磨煤机维持原有的保护逻辑；

③在“小油枪运行模式”运行时，1#磨煤机启动条件中增加由小油枪装置送来的四台小油枪中任意四台工作正常的信号（工作正常的信号可由小油枪燃油阀开、见火和压缩空气阀开均满足来判断）；

④1#磨煤机运行，且机组主汽流量大于35%时，操作人员可将“小油枪运行模式”人工切换至“正常运行模式”；

⑤1#磨煤机保护中“3/4无火”保护在“小油枪运行模式”下，自动退出，只有切到“正常运行模式”时，此项保护才起作用；

⑥两只小油枪故障的情况下或者两个出口挡板已关，磨煤機停止。（此逻辑在小油枪运行模式下起作用）

锅炉主保护逻辑

①全炉膛无火保护中，“小油枪运行模式”下此项保护不动作；

②失去燃料保护，条件应加入小油枪已投入过的判断和小油枪油阀全部关闭的条件。

③炉膛吹扫条件中加入小油枪的所有油阀已关的条件。

出口挡板逻辑

①将原有的1#磨煤机出口挡板的群操功能变为单操功能和群操功能同时存在；

②1#磨煤机出口挡板单角关闭的条件为小油枪故障（油阀已开、压缩空气阀开、见火）取非。

3.2.4加强FSSS运行维护管理

（1）加强完善软件管理。

从设备管理各层面进一步规范FSSS等DCS之相关软件与数据库备份、升级、修改与保存、工程师站分级管理与口令设置等工作。

（2）硬件维护。

应定期对FSSS的DCS卡件投运情况进行统计分析，对长周期运行的模件应按照重要程度适时更换。定期检查DCS电源回路和重要控制回路接线螺丝有无松动和过热现象，现场导线应无擦痕、磨损迹象，电源熔断器容量正确，DI通道熔断器无开路，冗余系统处于正常的工作和热备用状态。

3.2.5定期进行FSSS联锁试验

做好FSSS保护联锁试验是防止保护误动拒动的必要手段。FSSS系统试验规程已经编写完毕，并下发执行。其它须试验场合可参照执行。

此外，联锁试验应在现场模拟物理工作条件进行传动，严禁在控制柜内输入端子处进行模拟试验。

3.2.6不得擅自取消、退出FSSS保护或改动保护定值

（1）单项保护的投/退。

机组FSSS柜内原设计有单项保护的投/退硬开关，根据《DL 5000-2000火力发电厂设计技术规程》12.6.1—7“保护回路中不应设置供运行人员切、投保护的任何操作设备”之要求， FSSS机柜柜门平时上锁；须单项保护的投/退时，热工人员开门，运行监护进行投/退操作。

（2）故障处理原则如下。

锅炉炉膛压力、全炉膛灭火、汽包水位等重要保护装置在机组运行中严禁随意退出，当其故障被迫退出运行时，必须制定可靠的安全措施，并在8 h内恢复。

其它保护装置被迫退出运行时，必须在24 h内恢复。否则应立即停机、停炉处理。

4 加强全方位的管理，防止FSSS拒动、减少误动

从DCS系统硬、软件，到测量元件、电缆、及执行机构，以及外部环境，还有人为的因素，系统中任一环节出现问题，均会导致FSSS系统部分功能失效或引发系统故障、锅炉灭火甚至机组跳闸。而拒动更危险，可能造成人身伤害、损坏主设备损坏。

参考文献

[1] 热工控制设计简明手册[S].北京：水利电力出版社，1995.

[2] 炉膛安全监控系统.武汉水利电力大学，1993.

[3] DL/T774-2004火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程.

[4] DL/T701-1999火力发电厂热工自动化术语.