300 MW燃煤机组FSSS改造

朱 静，崔超超，肖 胜

(1.四川广安发电有限公司，四川广安 638500;2.西安热工研究院有限公司，陕西西安 710032)

0 概述

锅炉的炉膛安全监视系统(furnace safety supervision system，FSSS)，是现代大型火电机组锅炉所必须具备的一种安全监控系统，主要承担锅炉炉膛安全监控和燃烧系统管理两大任务，是锅炉安全运行的保证。广安电厂31号机组建于1997，1999年并网发电，其使用的DCS系统至今已有十几年之久。卡件电子元器件老化严重，大小故障时有发生;备品备件购买困难。随着电力生产的进一步进行，DCS系统的安全可靠性已成为机组稳定运行的重大障碍，广安发电有限公司决定于2011年大修期间对DCS系统进行全面改造，这里仅对FSSS系统改造情况进行技术总结。

1 硬件系统分析

广安电厂31号机组FSSS系统共有五面柜子组成，MFT主保护没有独立的机柜，MFT主保护由MFT跳闸继电器板BBPR01－11块，BBPR01－22块完成，安装在30号柜中。

首先，随着电子信息技术的飞速发展，现代DCS系统完全可以做到模件和端子板合二为一，无需单独的端子柜。此次改造采用艾默生公司的OVATION3.2系统，正是体现了这一点。OVATION系统的硬件模件分为特性模件和电子模件，现场输入由特性模块提供浪涌保护和路由，然后发送到电子模块进行转换。电子模块完成信号调节和模数转换;同时，新系统的所有模件均在内部实现了信号的隔离和过流过压保护，可靠性和易用性相比老系统均有显著提高;经过此次改造FSSS部分由原来五面柜子降为三面柜子。除此之外，新的模件还具有封装良好、防尘能力强、安装快捷方便、组态简单、操作和维护成本低等其他优点。

其次，OVATION系统MFT主保护柜的设计相对改造前的老系统有明显改善。原来系统的主保护柜跟普通控制柜没有明显的区分，由三块继电器板组成，电源取自DCS24VDC。BBPR01－1继电器板上有A、B两组共6路干接点开关量输入。A组的3路输入信号来自MFT的逻辑输出，B组的3路输入信号来自手动MFT按钮;这两组输入信号分别通过三个继电器实现3取2逻辑判断后去驱动一个MFT判断继电器，该判断继电器的输出作为BBPR01－1的输出信号;BBPR01－2根据BBPR01－1的输出向现场扩展输出16路常开或常闭干接点数字信号［1］。跳闸继电器输出设计为失电动作，动作继电器为单稳态继电器，即:逻辑判断MFT信号或者操作台按钮复位，硬回路动作消失。

图1 ABB系统MFT跳闸BBPR01－1板

原来DCS系统的MFT电路板的设计无疑具有其独创性。但是也暴露出设计上的某些瑕疵。比如主保护柜跟普通的控制柜混在一起，其电源系统取自控制柜电源，经控制柜转换得到5 V和24 V，这些设计都没有体现出锅炉主保护的重要性;跳闸回路采用电路板搭载固态继电器，防尘能力差，随着机组运行时间进一步加长，元器件持续老化，电子线路抗干扰能力持续下降，这样的设计可靠性已经大为降低。

此次改造采用OVATION系统的继电器柜。其继电器柜独立于DCS普通控制柜，在设计时充分考虑到了组装、检修维护的易用性和可靠性，全部电路采用继电器搭接而成，原理清晰明白(原理图见图2)，实际电路简单易用，并且充分做到了软硬件的上下统一。继电器电源直接取自厂直流110 V电源，提供了最高级别的安全电源。硬件电路仍采用两路3取2设计，1路来自DCS逻辑判断，1路来自操作盘按钮，主继电器采用双稳态继电器，动作之后必须由DCS复位指令复位才能消除动作信号。复位回路中又串入动作继电器的闭接点，防止在有硬回路动作的情况下DCS复位MFT。电源故障信号仅作为DCS报警显示。总体设计为带电跳闸，锅炉吹扫完成脉冲来同时复位软硬回路的MFT动作。

2 软件系统分析

广安电厂31号机组的锅炉为亚临界自然循环汽包锅炉，一次再热、单炉膛、平衡通风、半露天п型布置、全钢悬吊构架、固态排渣。燃用广安混煤，分设计煤种和校核煤种Ⅰ、Ⅱ。点火为二级点火，即高能点火器点轻油，由轻油点燃煤粉，点火及助燃用油为0号轻柴油。锅炉配套的制粉系统为钢球磨中间储仓制热风送粉系统，配置4台DTM350/700钢球磨煤机。燃烧器采用四角切圆直流式。

机组原FSSS逻辑严谨可靠，这里仅对机组改造前后由于DCS硬件不同导致逻辑的不同作出总结。

2.1 锅炉主保护

基本遵照原先的设计。主要包括:

1)运行人员跳闸(MFT按钮3选2，2 s脉冲);

图2 OVATION系统MFT跳闸原理图

2)蒸汽无通道;当汽机跳闸且锅炉负荷＞40%产生MFT。当汽机跳闸且锅炉负荷＜40%，延时10 s后，如果高旁门或低旁门未打开，则发生MFT跳闸。如果高旁门和低旁门均打开，不发生MFT跳闸;

3)炉膛压力高高，3选2，延时2 s;

4)炉膛压力低低，3选2，延时2 s;

5)汽包水位高高，3选2，延时10 s;

6)汽包水位低低，3选2，延时10 s;

7)两台送风机均停，延时2 s;

8)两台引风机均停，延时2 s;

9)两台空预器均停，延时5 s;

10)火检冷却风压力低低，延时600 s;

11)总风量＜30%，延时10 s;

12)延时点火:MFT复位后，在600 s之内炉膛没有建立第一个火焰;13)失去所有燃料(进油快关阀全关且所有油角阀全关，且所有煤层停止，且有燃烧器投运记忆，即在停炉时不认为失去全部燃料;

14)失去全部火焰，每层4个火检中，若有3个显示无火，即为该层无火。若所有层均显示无火，即为失去全部火焰MFT跳闸;

15)一次风机跳闸且任一煤层投运，延时25 s;

16)MFT继电器已动作。

此次因为MFT柜子发生了重大变化，原先的FSSS电源故障必须做出改动;原先的MFT设计为失电跳闸，在MFT继电器板出现问题或者DCS全部失电时，MFT直接动作。这样的设计能起到在DCS失电时，硬后备仍能停炉的作用。在软件逻辑里将MFT跳闸继电器的一副接点采样进来和无MFT的指令相与判断为FSSS电源故障，做到MFT动作的软硬统一。但此次如果仍按照原先的设计，就会出现问题。因为OVATION系统MFT柜设计为带电跳闸。MFT柜失电后跳闸继电器不会动作。所以此次为了做到MFT动作的软硬统一，将此条逻辑修改为MFT已动作信号(脉冲)。

2.2 油枪点火

油枪点火逻辑，原先的层次不够清晰。在油枪单角程控启动操作中，将油枪点火枪同时进，并且同时打火，这样的设计虽然能在点火之初，或者紧急情况下快速投入油枪，但在其中一个设备故障情况下，效果并不太理想。此次改造优化了油枪的程控步序，进油枪，进点火枪，打火，开油阀［2］，任一步骤有故障即退出程控，这样在时间上不输于原先的逻辑，同时也保证了故障情况下设备能及早退出。

3 调试中遇到的问题及处理

FSSS部分的系统调试贯穿于整个机组DCS改造的全过程，在调试中发现了些非常典型的故障。在此对这些一一做出分析。

首先，在31号机组建设过程中，原MFT硬回路系统设计不太完善，没有触点容量大，专门驱动6 kV电机的直流继电器，采用了如图3所示，小继电器带大继电器的方案完成6 kV电机的MFT动作。图3中A1节点为DCS输出MFT信号，A3为操作台手动MFT。这样的设计对于在DCS失电的情况下，操作台的手动MFT实际是起不到硬后备作用的。因为继电器柜的电源同样依赖于DCS，在DCS失电的情况下，图3中K2继电器是不能带电的。虽然这样的设计是有缺陷的，但是对于驱动能力有限的MFT动作小继电器来说，也许当时只能通过这样的方式完成硬手操MFT的动作。

图3 老系统驱动大电机继电器方案

此次改造OVATION系统的MFT硬回路完全可以满足这方面的要求。如图4中，A3操作台手动MFT直接去驱动MFT柜内的动作继电器，因为MFT柜内动作继电器电源取自110 V直流系统，即使DCS全部失电，操作台手动MFT仍能够通过新系统安全停炉，这样极大地提高了机组的安全水平，使得MFT硬回路动作完全独立于DCS系统，真正实现了MFT动作的硬后备，消除了机组的安全隐患。

图4 OVATION系统驱动大电机继电器方案

其次，在油枪调试中也有些小优化。由于设备老化，油角三用阀在吹扫位置已经不能保持很长时间(原设计为30 s)，这样使得每次程控停止油角，都存在无法退出油枪的问题。经过多次实践，对吹扫时间稍微做了些调整，优化了油角的程停逻辑，使得程控操作简单实用，降低了运行人员的劳动强度。在RB投油方面，也根据实际情况优化了自动投入BC层油的程序。主要体现在RB发生时，BC层油的顺控程序能自动走两遍，这样可以避免RB工况时突然投油，很多油枪点火枪存在卡涩导致油角跳闸不能投入油角的问题，增强了RB工况时机组的响应能力，使得BC层油枪能在RB工况时尽可能多的起到助燃锅炉的作用。

4 结语

广安31号机FSSS系统改造，从安装接线、调试点火到并网发电，全部工作历时35 d。31号机FSSS系统改造完成后，彻底解决了原老系统存在的设备老化、抗干扰能力差、故障率高、运行风险大等问题;同时在软硬件设计方面又尽量做到与原先的设计保持一致，操作习惯保持一致。在个别软件逻辑方面又做出了优化，提高了机组的控制水平。这些工作的完成都为以后机组安全稳定继续运行打下了坚实的基础。

［1］周姚芳.三种典型MFT控制回路可靠性探讨［J］.浙江电力，2009(4):48－51.

［2］DL/T 1091－2008，火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程［S］.