(国华寿光发电有限公司山东省潍坊市262714)
摘要：火电厂锅炉总燃料跳闸是实现锅炉保护功能的安全仪表系统，为了确保安全功能的正常运行。以某电厂200Mw机组为例，对总燃料跳闸保护逻辑进行了分析，设计了总燃料跳闸保护输入和输出回路的在线试验方案，论证方案的可行性及存在的风险。
关键词：炉膛安全监控系统；总燃料跳闸；保护回路；在线试验
现阶段,工业锅炉已在我国多个地区广泛应用,成为现代工业发展的重要推动力之一,同时在城市的稳定运行方面工业锅炉也时刻发挥其重要作用。工业锅炉的广泛普及虽然对于社会的生产与发展提供了一定的便利条件,污染排放过高及能源消耗过大问题仍是工业锅炉发展有待解决的首要问题,其中我国部分大中型城市的工业锅炉污染排放已超过电站锅炉的基本排放量,成为现代环境污染的主要污染源。
一、电厂热能动力锅炉燃料分析
锅炉在实际的运行过程中并不生产热量,而是将燃料转化热量,以此产生源源不断的动力。根据热源选用的不同,锅炉也分为多个种类,其中以电锅炉、生产余热锅炉、石油锅炉、天然气锅炉及煤炭燃烧锅炉最为普遍。煤炭燃烧的主要燃烧原料即是煤炭,通过对煤炭结构的分解,来提高煤炭的热力动能。在此过程中,利用水等载体进行进一步的加热,此时便可产生一定的温度与压力。石油锅炉的基本种类较多,其实际的用途也相对广泛。热水锅炉及采暖锅炉等均包括在石油锅炉之内。天然气锅炉相比于石油锅炉污染更低,同时运行效率也相对更高,是未来锅炉技术发展与制造的主要方向。天然气锅炉适应性较强,不仅可将天然气作为动力热能转换的原料,同时也可对木材及谷糠进行燃烧,并将其转化为实际的运行动力。在电厂的热能动力锅炉使用过程中,仍以煤炭、石油及天然气为主,其中煤炭锅炉在电厂中应用较为广泛,是我国主要的锅炉动力来源之一。煤炭锅炉应用效果良好的主要原因是其结构构成稳定,其中碳、氧、氮等主要元素是煤炭燃烧重要结构体,氧气作为燃烧的辅助体,能够更为有效为碳结构提供燃烧热力,因而在实际燃烧过程中能够产生更大的燃烧动能,继而有效提升了锅炉的应用效果。
二、案例分析
某电厂5台机组全部使用DCS来完成FSSS的功能。DCS的FSSS部分包括总燃料跳闸(m某sterfueltrip，MFT)停炉保护、制粉系统保护和油燃烧器控制与保护等。2016年8月，某电厂进行了安全性评价工作。有关专家指出，某电厂的FSSS没有在线逻辑试验功能，为保证机组更安全地运行，建议在条件允许的情况下增加此项功能。
锅炉MFT保护回路在线试验的设想。某电厂200MW机组FSSS的MFT保护逻辑如图1所示，图1中输出的MFTl，MFT2，MFT3等触点至锅炉保护盘。MFT扩展继电器输出硬接点再送至磨煤机、给煤机、一次风机等设备的控制回路，控制这些设备跳闸。锅炉MFT的在线试验是在不影响锅炉安全运行的前提下，对锅炉MFT保护回路的输入、输出通道进行在线试验，以测试这些通道是否完好及MFT保护功能是否正常。
图1的MFT条件当中，操作员手动MFT、送风机全停、引风机全停、炉膛压力危险等条件，都是通过DCS的数字量输入卡直接输入系统的。当MFT动作，在DCS内部逻辑总燃料跳闸的同时，锅炉保护盘MFTl，MFT2，MFlr3等触点闭合，MFT扩展继电器动作。扩展继电器的输出触点同样接至总燃料的跳闸回路，以保证在DCS内部逻辑总燃料跳闸失败时，能保证锅炉灭火。MFT回路在线试验，对于输人而言，就是在某一输入条件的输入回路，模拟一个条件成立的接
通信号，观察MFT输入回路和输出回路的情况，检查它们是否正确接通，同时又要保证MFT不能动作，不能造成锅炉保护误动作。对于输出而言，则是在模拟MFT条件成立，MFT动作，检查输出继电器和扩展继电器是否正确动作，同时又要保证不能造成锅炉灭火、保护误动作。
锅炉MFT保护回路在线试验设计方案。（1）输入回路试验方案。如上所述，输入回路的在线试验，是在某一条件的输入通道上模拟一个接通的信号，检查输入通道是否正确接通。同时必须保证在这一模拟信号接通时，锅炉MFT不能误动作，因此必须对锅炉MFT保护逻辑进行修改，加入在线试验部分的逻辑，具体方案如图2所示。
图2MFT保护逻辑修改方案
图2的方案：在MFT保护逻辑中增加一个“在线试验投人开关”，当需要进行在线试验时，将此开关投入，此时保护回路处于试验状态，当输人条件成立时，MFT保护不会动作。试验完成后，将开关退出，则MFT保护回路恢复正常工作
状态。对于输入回路的试验方法，是在输入接点的通道上并联一个试验接点，当需要试验时，将该试验接点接通，并观察输入通道的情况。以“汽轮机跳闸”输入接点为例。在某一输入接点的输入通道上并联一个试验接点，当需要进行在线试验时，将该试验接点接通，观察输入条件是否成立和系统是否正常产生报警。而这时由于图2中的“在线试验投入开关”处于投入状态，因此系统并不会发出MFT信号。该试验接点可以直接由按钮产生，但最为理想的方法是在DCS中再增加一个软试验按钮，当需要试验时，通过操作员站cRT屏幕操作，直接将该软试验按钮投入，并由DCS输出一个“试验按钮投入”的接点，这一输出接点再接回DCS的输入通道。这样设计的另一个优点在于，可以将所有试验按钮和在线试验投入开关相互闭锁，只有当全部试验按钮处于退出状态时，才允许在线试验投入开关
退出，由此可避免因误操作而引起的保护误动作。通过上述方法，可以对MFT条件中部分直接输入干接点的条件进行在线试验，包括“操作员手动MFT”、“炉膛压力危险”、“给水泵全停”、“汽包水位危险”、“汽轮机跳闸”、“发电机全停”和“锅炉风量小于25％”。而对于“全部燃料消失”、“全炉膛火焰丧失”、“锅炉点火失败”、“送风机全停”和“引风机全停”这些由内部逻辑产生的条件，则不能进行试验。（2）输出回路试验方案。输出回路的在线试验，目的是检测图1中MFTl，MFT2，MFT3等输出触点的输出通道是否正常，触点能否正确接通。与输入回路的试验方法类似，通过增加一个输出试验开关实现在线试验，在DCS中增加一个“输出试验开关”，当需要进行M兀、保护回路输出在线试验时，在操作员站CRT屏幕上将该开关投入，则MFTl，MFT2，MFT3等输出成立。同时，将在线试验投入开关与输出试验开关相闭锁，只有当在线试验投入开关投入且MFT回路处于试验状态时，才允许输出试验开关投入。在DCS中将在线试验投入开关增加2个输出触点，其中1个是动合触点，另1个是动断触点。将该2个输出触点接人保护回路，当在线试验投入开关投入时，动断触点断开，这时即使MFTl，MFT2，MFT3等触点接通，MFT扩展继电器也不会动作。这样，可在在线试验投人开关投入时安全地进行输出回路测试。另外，在保护回路中增加了1个中间继电器
K某，当在线试验投入开关投入，输出试验开关投入，MFTl，MFT2，MFT3等输出触点接通时，该继电器动作。再将K某继电器的输出触点接回DCS中，用以验证MFTl，MFT2，MFT3等输出触点是否正确接通。
上述设计方案是针对某电厂200MW机组设计的，其设计原理和思路同样适用于某电厂的300MW机组。目前国内大多数的发电厂没有MFT保护回路的在线试验系统，而各电厂的MFT保护原理是大同小异的，因此上面的设计方案对于其他发电厂同样具有参考价值。
参考文献：
［1］昊媛．控制系统的安全评估与可靠性［Ｍ］．白焰，董玲，杨国田，译．北京：中国电力出版社，2017．
［2］黄泰．锅炉总燃料跳闸的预防性维修策略［Ｍ］．北京：中国电力出版社，2017．