电厂锅炉保护系统的控制特点及应用分析

刘庆伟　穆占杰　王钊

摘 要：为了保证电厂锅炉设备在运行阶段有良好的安全性，应认识到电厂中锅炉设备对于电厂效益以及社会用电稳定性的重要性，并能结合保护系统的特点以及电厂当中锅炉设备的运行规律进行优化。本文就电厂当中锅炉设备保护系统在其控制方面的特点以及应用进行了分析。

关键词：电厂锅炉；保护系统；控制系统

电厂为了满足社会对电能的需要，目前也在不断提升电厂电量的生产效率，各地电厂都引进了新型的电厂锅炉，通过这些锅炉设备的使用促进电厂发电总量的增加。但这些电厂锅炉在性能發生提升的情况下其仍然存在一些安全隐患，需要通过各种保护系统的使用来保证电厂锅炉运行的稳定性。

1 电厂锅炉设备保护系统分析

在本次说明当中为使电厂锅炉设备保护系统的作用更充分体现出来，以AS2200EHF型号的电厂锅炉设备保护系统为案例进行了分析。该保护系统在实际的运用中具有保护效果好、稳定性强的特点。

保护系统按功能可分为具有三重冗余的中央处理单元和可配置其冗余度的输入/输出模件两部分。中央处理单元有3个相同的中央处理器组成，所在的机柜称为中央机柜。输入，输出部分由12个扩展单元组成，整个I/O部分安装在3个扩展机柜中，最多可插入162块I/O模件，中央柜和扩展柜中都有各自的电源系统。在我厂的配置中采用了一个中央机柜和两个I/O模件扩展柜。分别用于锅炉保护和汽机保护。

AS220EHF系统的中央单元由3个单独的且同步指令运行的CPUE、芭、E组成，中央单元安装了三取二电路，用来发现及修正中央单元故障。CPU工作时从I/0总线读取指令试数据时，然后进行检测，送入CPU处理。

2 塔式锅炉的保护特点分析

2.1 保护系统

案例中锅炉是由德国STEINMULLER制造的500t/h锅炉，采用对冲式混合型分级旋流式燃烧器，分为4个燃烧层，每层有4个独立煤粉喷嘴和4个蒸汽雾化的重油枪，采用3级点火，共配有4台MPSl60中速碗式磨煤机，和4台链式刮板式给煤机。锅炉保护程序是由锅炉制造厂提供的，设计原则是按德国TRD蒸汽锅炉安全技术条例设计的。锅炉保护系统BPS程序贯穿了整个锅炉启停及正常运行当中。

2.2 主燃料跳闸保护逻辑

随着火电机组向大容量、高参数发展，MFT保护的作用日渐突出，保护的作用在于当锅炉失去燃料或其它主要辅助设备以及运行参数异常情况下，保护系统能立即切断进入炉膛内的燃料，以防止锅炉灭火后引起爆燃，从而达到保护的目的。为确保高可靠性的保护连动，这部分程序由AS220EHF保护系统来实现。MFT由10个条件组成，即2台引风机全停；2台送风机全停，炉膛压力低于一4kPa；仪用压缩空气压力低：无任何油枪投运条件下，少于2台给煤机运行。以上任一条件成立，则触发MFT保护。

3 电厂锅炉设备控制系统在调试阶段的问题以及对策分析

3.1 保护系统传输调试

对电厂当中锅炉设备的运行而言，该保护系统起到了关键性防护作用，是保证锅炉设备具有良好的运行稳定性以及质量的关键性。但在将该保护系统实际运用到电厂锅炉设备保护方面的时候，可能会出现设备运行环境和实际的特点存在出入的情况，这就可能会致使设备的运行效果受到干扰，最终难以达到预期的保护质量。而不同运运行条件可能会对保护系统的运行效果产生难以预期的影响，目前在一些电厂锅炉设备的保当中就出现信息传输方面的障碍，使得电厂锅炉设备的保护效果受到了影响。

比如一些电厂在使用该保护系统的时候，保护系统运行中信息传输都是通过设备总线结构来实现，但这种信息传输模式在使用的时候也可能会导致保护系统死机或者是保护系统错误的情况，一旦在保护系统运行阶段出现了这种问题之后就会导致保护系统的保护效果大大降低。针对这种保护信息传输方面故障，在保护系统调试阶段就可以进行灵活的处理，需要能改变设备当中固有的信息传输方式，使保护系统当中信号传输方式由过去的主线传输模式改变为由设备模块直接进行信息传输的模式的进行，这样就避免了过去信息传输当中容易发生错误警报的问题。

需要进行信号调整的内容较多，从信号种类方面来看，这些需要调整的信号往往包括系统汽包水位信号、锅炉设备空预器设备出口部分的温度数值、锅炉设备运行阶段中的总风量以及给煤机设备的运行速率，而在这些需要处理的信号内容中往往还包括一次风量以及一些锅炉设备运行阶段关键性的数据。通过对这些信号传输保护的加强就能实现设备当中保护系统实际保护效果的增强，防止在锅炉设备保护系统运行中出现故障问题。

3.2 强化煤火检验性能

电厂当中锅炉设备系统发挥作用的阶段中，还需要对锅炉设备当中的火焰温度进行监管，但由于电厂当中锅炉设备运行中火焰温度极高，因此也就容易导致煤火检验设备的运行稳定性受到影响。比如现代电厂当中的锅炉设备在运行中还会使用红外线类型的温度感应设备对设备运行温度进行监控。但一些电厂受到设备安装规范的影响或者安装空间的制约，会将红外类型温度感应设备安装到锅炉设备的外壳上，这种安装模式虽然能在段时间内达到良好的温度监控效果，但在设备长期后就会由于温度检测设备运行环境温度较高因素的影响而出现设备损坏的情况。

3.3 改进保护逻辑

锅炉保护逻辑以及锅炉顺控SCS的逻辑，均由德国STEINMULLER公司按德国TRD要求设计，其思路与国内有所不同。调试时发现，两台送风机出口连通门在风机运行时不能打开，如打开或位置反馈信号误报，就会引起一侧送引风机跳闸，而此门是为了风机交叉运行而设置的，如此一来交叉运行不能实现，此逻辑设置不当。德国标准对风与燃料的配比要求严格，燃油、燃煤时设置了风油比和风煤比，当风油比和风煤比经计算未达到设置值，油枪和磨煤机将跳闸，显然不这符合国情。经与现场调试专家讨论后，取消了这些设置。同时其设计原则对现场测量元件及执行机构可靠性要求很高，许多地方采用单点保护信号。而锅炉的送引风机及部分电动执行机构为国产配供产品，在调试及试运行期间多次发生测量元件故障或位置信号误报，引起风机和磨煤机跳闸。

4 结束语

电厂当中的锅炉设备是保证电厂发电量以及发电稳定性的关键，尤其是在当前电厂当中锅炉设备结构以及体积都有变化的情况下，就更要做好设备的保护工作，都则一旦在锅炉设备的运行阶段中出现了故障，就会对电厂经济效益以及社会用电稳定性造成影响。而在对电厂当中锅炉设备保护系统进行优化的阶段中，要结合相应的实际需要制定最有效的优化方案。

参考文献

[1]孙涛，李鑫.循环流化床锅炉电厂主要系统的特性和应用研究[J].电站系统工程，2016（1）：71-71.

[2]佟威，冀锋，谢亚楠.iFIXHMI软件在火电厂锅炉补给水处理控制系统中的应用[J].工业控制计算机，2016，29（8）：146-147.

[3]王勇.火电厂锅炉燃烧系统的改进型模糊PID控制器应用与仿真[J].自动化技术与应用，2017，36（9）：6-9.

[4]黄华俊.热电厂锅炉检修特点及其安全管理问题分析[J].中国科技纵横，2016（2）.