提高2×660MW 火电机组单列辅机安全性可靠性调试措施的研究

张利杰， 杨伟辉， 缪建均

（1.浙江省电力建设有限公司，浙江 宁波 315000；2.杭州意能电力技术有限公司，浙江 杭州 311200）

火电机组采用单列辅机布置，能降低工程前期投资、简化风烟系统、减少维修保养。而且在双列布置工作场景时，不会出现两个排风扇同时运行出现的“抢风”问题，也可以防止两个机组同时运行所造成的危险。

在常规工况下，其操作简单、灵活、调节量少。其不利之处在于，无论哪一种辅助设备出现了问题，都会引起MFT现象，从而导致整个系统的停机。单列辅助设备虽然优势众多，但还是存在一定的弊端，与双列辅助设备相比，它的可靠性偏低［1］。一次风机、送风机、引风机和空气预热器失去了RB的迅速减载作用，只保持了磨煤机的断开RB功能。因此，对仪器的可靠性提出了更高标准的要求。

1 660MW机组单列辅机系统简介

某电厂锅炉采用DG1994/29.3-Ⅱ13型直流炉，其具备如下特征。制粉系统是一次风直吹吹风式系统，基本功率为中速磨冷一次风，每台锅炉都配备相应的中速磨煤机，平均每台装置都会配备6台。锅炉后竖井排烟系统设置为前后排烟烟道，蒸汽温度调节则由该烟道烟气挡板进行调节。

锅炉烟风系统通过实践经验选用单列辅机配置，锅炉配备装置为：一次风机、四分仓空气预热器、送风机、引风机和烟风系统。

2 提高安全性可靠性的具体调试措施

根据以往调试经验，借鉴同类型布置机组，结合项目实际情况，从机务、热控、电气三方面提高安全性和可靠性的调试措施具体如下：

2.1 机务各项措施

单列辅机布置后对机务调试工作提出了较高的要求。在调试中需要结合现场设备安装情况及时发现不足和隐患，并梳理现有逻辑后提出以下提高单列辅机可靠性和安全性的调试措施。

2.1.1 考虑低压油、水、汽管道和测点布置所引起的沿程阻力和位差损失

如小机润滑油系统母管压力低联锁启备泵的定值可根据现场情况进行向上微调，避免因备用泵启动后供油延时、信号测量、传送和采样周期等引起的油压降低至跳机值的情况发生，在系统联锁时应进行油泵切换，明确切换过程的最低油压［2］。同时单列辅机相关所有油、水系统滤网应设置100%备用，并具有在线切换、清洗功能。

2.1.2 评估启动所需各项蒸汽量，明确冲管方式

鉴于无电泵锅炉稳压冲管时，蒸汽用量最大的两个用户除氧器和汽动给水泵估算蒸汽耗量已超过启动锅炉额定蒸发量，如表1所示。而降压冲管憋压时可适当降低汽动给水泵转速将蒸汽转移至除氧器加热，开临冲门冲管时又可将除氧器蒸汽转移至汽动给水泵提升转速。又因稳压冲管时给水温度持续得不到提升，锅炉产汽量达不到再热器该热负荷下的冷却量［3］。基于以上原因首台单列辅机加汽动给水泵锅炉蒸汽冲管宜采用降压冲管。

表1 不同吹管方式的蒸汽用量

2.1.3 优化汽源配置

（1）单台机组运行期间，对启动炉运行方式进行优化调整，在处于良好热备用状态的同时又要将燃油耗量降至较低水平。当机组跳闸后，启动炉能立即向辅汽供汽，确保机组轴封供汽的正常；

（2）为提高机组点火初期及低负荷阶段MFT后快速启动的能力，慎重考虑MFT硬接线直接跳汽动给水泵回路的实施，可根据小机在MFT前所用汽源及锅炉负荷综合判断小机跳闸条件。并摸索MFT后启动锅炉供气未接上期间，利用锅炉余压保轴封和冲转汽泵的可行性；

（3）冷再供小机切换阀进行定期活动试验。在日常的操作中，四抽机为小型汽机供给蒸汽，并确保副汽机管道和冷再供汽机管道的热后备。为了避免在常规操作中出现四次抽气源丢失的状况，因冷热再供开关阀的卡滞而造成的小机切换故障，对其进行了周期性的动态测试。

2.2 辅机单列配置系统增压风机与引风机协调控制策略

通常在设置时将增压风机和引风机排成一排进行串联，增压风机增加百分之五十左右的侧风道。另外，在启动的过程中，引风机和增压风机会对烟气系统产生一定的干扰，所以引风机和增压风机启动和运行模式的选取将对机组运行的安全性和经济性产生根本影响［4］。

2.2.1 引风机与脱硫增压风机启动/运行控制方案选择

热力系统主要设计特点有：

（1）没有大旁路烟道；

（2）没有GGH系统，增加了余热回收设备。

2.2.2 增压风机运行选择与节能

根据环境保护相关规定，不能安装脱硫旁路烟道，考虑到脱硫运行的需要，必须在脱硫系统启动后方可进行炉膛吹扫和锅炉的点火操作，通过对增压风机增加50%通流量小旁道的方式，并在此基础上对其进行相关改进，进而达到节约能源的目的，优化了系统的控制和运行方式［5］。

2.3 热控软硬件及测量措施

在单列辅助设备配置后，对设备配置方案、设备型号的选择等提出了更高要求，其配置与逻辑控制方案也要满足单列配置的需要，尤其是对热控制单元的稳定性、可靠性的高标准要求，设计简单高效的控制逻辑可以提高设备运行的可靠性并且不低于双列布置［6］。为了适应辅助设备的单列配置对操作安全运行与控制技术的高可靠性，本文提出了如下解决方案。

2.3.1 在硬体方面

适当扩大仪器控制仪器的进口范畴，提高对国内仪器的质量要求，重点防护的测点信号要相互独立进行取源。尽量采用三冗余配置，冗余测点的通道布置不仅要独立卡件，也要独立基座，防止基座失电造成全部卡件故障［7］。

冗余测点的安装位置应合理，保证测点之间的测量误差在允许范围之内。风机和小机的振动信号应接入TDM系统，以方便监控和分析。通常情况下，轴承温度测点分为两个热元件且均接入，即与之对应的温度保护判定可采用（A1或A2）与（B1或B2）。

2.3.2 遵循热工保护系统“独立性”原则，做好保护控制设计

杜绝单点保护现象，风机油箱油位、给水泵汽轮机润滑油/排汽/进汽等压力开关量保护信号，然后进行辅助手段的选取，可以设置其相应的模拟量信号起到保护和监视的作用，通过增加测点或者组合判断的方法来提升单列设备辅助系统的可靠性。风机慎重采用振动跳闸保护，特别是风机壳体振动探头易受安装位置与安装质量的影响，应采用“X向振动≥跳机值且Y向振动≥报警值（某一值）”。

2.3.3 辅机轴承温度保护优化

发电厂热工辅机的保护通常使用轴承和电动机的检温度测信号，一旦检测到的数据超出一定范围就会启动安全操作；但是，在温度测量回路中因其热电阻极易产生接合或短路等问题。图1是机组辅机轴承温度保护跳闸的坏信号剔除逻辑回路，如果出现轴承温度突然升高每秒五度以上时，控制回路触发器至1，并且剔除此保护回路，当轴承的温度回到标准时，可以人工或自动重置触发器。在辅助轴承失效时，由于其温度会迅速发生改变，此时的温度速率限制不能太低，以免护拒动造成装置的损伤。

图1 轴承温度保护跳闸的怀信号剔除逻辑回路

2.3.4 辅机配套设施保护设计

原送风机、引风机、一次风机油站电机、空预器电机均为总线控制，并在设计时将两个油泵电机指令反馈设置在同一个网段内。《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中并没有明确规定总线的设备，但这种设计方法有很大的危险性，一旦发生通信中断或者故障问题，DCS就会出现误判，导致油泵完全停止，从而发生辅助机跳闸的危险［8］。在进行故障诊断时，建议将多余的两个油泵和电机分配到两个不同的网段，并给出双冗余的指令保护方案，该方案使用了一个硬接线和一个总线的双冗余指令，从而避免了联启失败辅机跳闸问题的产生，其设备细节详见图2。

图2 一次风机润滑油泵A手操站配置

2.4 电气各项措施

在生产过程中，三台大型的单列风机必须同时启动，这对设备的结构提出了很大挑战，并且对于供电的可靠性来说增加了困难。因此，采用何种手段能够使辅助单列设备保持原有的平衡状态问题对整个用电系统要求更加严格，是必须面对的新问题。

2.4.1 辅机单列配置后，单个电机的容量得到有效增强

大概增加一倍左右，在同一个时间段，三大风机同时连续启动，无疑会对整个中压厂用电系统造成很大的负担，是一个必须要重视的问题。此时需要考虑的是电机在启动时厂用电母线电压以及短路电流的极限水平，严格监视启动前后母线电压的变化，注意单个设备、单一机组和全厂电量平衡的协调。

2.4.2 各油站动力电源采用双电源，电源应互为独立

风机油站至少应分开接在MCC的A段和B段，有条件的可分别接在锅炉MCC和保安PC，保证全厂失电时的人员及设备安全。配备双电源的系统应进行动力电源切换试验，且试验在油泵运行状态进行。双电源切换过程中及切换后各油泵应始终运行正常且油压无异常波动。双电源切换试验应各路电源均切换一次。

3 结论

目前来看，国内全部辅机单列配置特别是锅炉辅机单列配置工程数量是非常有限的，其原因是由于辅机单列配置的可靠性问题，再加上其对机组产生的影响缺少运行的经验以及相关设计依据，随着单列辅机设备可靠度的提高，相应的机组故障损失会比双列配置的小很多，辅机单列配置机组的发展速度会极大地提高。本文就2×660MW火电机组单列辅机的安全性以及可靠性提出了相应的改进措施，为相关的研究发展提供了技术支撑。