锅炉火检监测系统电源可靠性优化

摘要：锅炉火检监测系统是电厂锅炉灭火保护的重要设备，某电厂锅炉火检监测系统电源柜双电源分别取自锅炉#2热工控制电源柜内UPS和保安电源（AC220 V），电源回路设计存在重大隐患：若两路交直流电源模块故障或整流二极管故障造成6台磨煤机所有火焰监测探头电源失去，将触发炉膛火焰丧失保护，引起锅炉灭火，汽轮机跳闸。为解决此隐患，决定对火检监测系统电源回路进行优化，采用全新的电源分散布局理念，提高独立电源模块可靠性。该技术改造提升了机组运行的稳定性，取得了很好的经济效益。

关键词：锅炉火检监测系统;灭火保护;双电源;准确性;稳定性

0    引言

锅炉火检监测系统是锅炉极为重要的控制设备，是锅炉炉膛安全监控系统最重要的一次设备，火检监测系统的准确性和稳定性对保证锅炉安全稳定运行具有十分重要的意义，担负着把锅炉燃烧情况以开关量和模拟量形式反馈给DCS，参与锅炉灭火保护逻辑判断的职责。某电厂两台2×660 MW机组火检监测系统电源柜两路电源分别取自锅炉#2热工控制电源柜内UPS和保安AC220 V电源，各经一个电源模块转换为DC24 V，后经一个整流二极管输出至A、B、C、D、E、F层火焰监测探头。此电源回路设计存在因两路电源模块故障或二极管故障造成所有火检监测探头失电（全炉膛火焰丧失保护动作）引起锅炉灭火、汽轮机跳闸的隐患。

1    锅炉火检监测系统电源可靠性优化

1.1    锅炉火检监测系统电源可靠性优化前

锅炉火检监测系统优化前电源回路如图1、图2所示，该设计存在因两路电源模块故障或二极管故障造成所有火焰监测探头失电（全炉膛火焰丧失保护动作）引起锅炉灭火、汽轮机跳闸的隐患。

1.2    锅炉火检监测系统电源可靠性优化后

针对火检监测系统电源回路存在的隐患，决定采用全新的电源可靠性理念进行改造：电源分散布局，提高独立电源模块可靠性。

根据此理念，对火检监测系统电源回路进行以下创新优化：（1）电源分散布局。6台磨煤机对应的每层火焰监测探头电源分别采用6套交直流双电源模块，每套交直流双电源模块输入两路电源分别经过独立带过流保护2A空开，此种设计既保证了一套电源模块故障只会造成1台磨煤机火检信号丧失，不会影响其他5台磨煤机运行，也保证了单个电源模块故障时不会造成总电源故障。（2）提高独立电源模块可靠性。通过对市场现有交直流双电源切换装置的调研，决定采用可靠性更高的交直流双电源模块装置（珠海中瑞ZR-24V-20A-D型），该切换装置可输入两路AC220 V电源，经内部切换后输出一路DC24 V，切换装置采用全数字化控制，抗干扰，切换时间<50 ms，可靠性高，具有过、欠压保护功能，高速静态无触点切换开关及快速掉电检测能快速、安全、有效地实现双电源的切换。试验及实践证明，此电源回路优化极大地满足了现场使用要求，保证了机组的安全稳定运行。

优化方案：（1）输入两路电源取自#2热工控制电源柜内UPS和保安，两路电源送至火检电源柜，经两个容量10 A的空开后分别送至每套电源模块的独立空开。（2）每一燃烧层单独设置一套电源模块，一套电源模块故障只造成单层火检信号丧失，不会影响其他燃烧层。每套电源模块输入电源设置独立容量2 A的空开，防止因单个电源模块故障造成总电源故障。（3）将电源模块更换为双输入自动切换的电源模块，两路电源输入经电源模块切换后输出DC24 V至相应的火检层空开。

锅炉火检监测系统优化后回路如图3、图4所示。优化后电源模块故障隐患分散，避免了电源模块故障导致锅炉灭火、汽轮机跳闸的隐患。

2    应用情况及经济社会效益

锅炉火检监测系统电源回路优化后，大大提高了机组的安全性能及重要辅机设备可靠性，避免了锅炉火检电源系统可靠性差及存在的先天设计缺陷造成设备误跳闸、机组甩负荷和全炉膛火焰丧失触发MFT保护，鍋炉灭火，机组跳闸等风险。根据机组实际运行情况来看，火检监测系统电源回路优化后更加完善、可靠，对于优化同类型设备具有借鉴和推广意义，避免了设备可靠性差导致机组非停，为公司创造了收益约50万元/次（含机组启动费用约25万元，电网电量考核费约25万元）。

3    锅炉火检监测系统电源回路优化后性能

3.1    电源切换试验

优化后的电源回路每个电源模块输入两路AC220 V由UPS和保安电源供给，切换试验将一路电源断开后每个电源模块DC24 V持续输出无间断，保证了火焰监测器正常运行，DCS接收开关量和模拟量输出无变化，确保当一路电源异常时机组火检系统保护无误动作。

3.2    电源模块在线监视

如图5所示，电源模块配备一块液晶触摸屏，可在线查看电源模块内部芯片运行温度、直流输出电压/电流，通过查看参数可提前判断电源模块是否存在异常，以提前采取措施，防止事故扩大。

3.3    总体性能指标与国内外单位的比较

该技术改造提升了机组运行的稳定性，与国内外其他单位比较，均处于领先水平。此成果对火电厂锅炉火检监测系统电源可靠性优化具有指导意义，并具备可操作性，应用前景广阔。

4    结语

实践表明，机组启动后火检系统运行稳定，各电源模块参数正常。此次电源回路优化，提高了火检系统的稳定性，避免了因火检电源系统故障造成机组非停的隐患。

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收稿日期：2021-05-28

作者简介：张永旺（1988—），男，天津人，工程师，研究方向：电力自动化。