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盘山发电厂1号机灭火保护系统改造简介

作者：佚名文章来源：技术论文点击数：更新时间：2008-10-13 8:59:33

盘山发电厂位于天津蓟县境内，是华北地区主要电厂之一。其一期工程2×500 MW机组已投入商业远行。该厂设备采用易货贸易形式由俄罗斯引进。锅炉是俄罗斯波道尔斯克·奥尔中尼启泽机械厂制造的超临界、直流、一次中间再热、固态排渣煤粉炉，锅炉型号为П－1650－25－545КТ。燃烧器为前后墙布置，共4层，32只。
　　由于原锅炉的灭火保护系统存在许多问题且火检探头工作不可靠，所以灭火保护系统一直没投入使用。盘山发电厂要参与电网调峰，由于锅炉没有配备灭火保护系统，给锅炉运行带来不安全隐患，所以盘山发电厂于1997年10月大修时进行了灭火保护系统改造。灭火保护系统改造由美国FORNEY公司负责软、硬件设计，华北电力科学研究院热工所负责调试。

1　灭火保护系统的软、硬件设计
1．1　硬件配置
　　由于灭火保护系统直接关系到锅炉的安全运行，所以可靠性要求特别高，全部的输入、输出都为开关量，控制器选用A－B公司的PLC5／30可编程控制器。为了提高系统的可靠性，控制单元采用冗余配置，每个控制单元由1块控制卡PLC5／30、1块后备通讯卡1785－BCM（BACKUPCOMMUNICA－TION MODULE）、2块电源卡1771－PWR组成。共有2层输入、输出卡。每层I／O由1块和控制单元通讯的远程I／O适配卡1771－ASB（REMOTEI／O ADAPTER MODULE）、2块电源卡1771－PWR、6块16通道开关量输入卡IMD和4块16通道开关输出卡OW16组成。控制器通过控制网络DH＋和I／O通讯。上位PC机通过串行口和PLC5／30进行通讯，并可用来修改用户逻辑、系统设置、故障查询、状态监视和I／O的强制。
1．2　软件设计
　　由于是在原系统上的改造，所以力求最大地利用系统的原有设备，控制软件力求简单可靠。锅炉原配备有外围设备程控系统，所以灭火保护系统只是向相应的设备发出允许启动或跳闸保护信号，现场设备控制采用原有的程控系统。
　　改造后的灭火保护系统主要由点火油枪程控保护系统、磨煤机程控保护系统、炉膛安全保护系统组成。
a）油枪点火程控系统
　　油枪点火程控系统输出点火允许、油枪跳闸和火焰状态信号。
　　当MFT复位、油阀关闭、油枪火检没检测到火、第一枝油枪点火失败1min延时满足，这些条件同时满足时发出点火允许信号。
　　火焰状态：机炉电控制盘（BTG盘）上每个燃烧器有一个LED指示火焰状态。当火检检测到火焰时，LED亮。当在5 s内火检5次检测到火焰信号强度低于临界火焰强度值时，对应的火焰LED以1 s的频率闪烁报警，提醒操作人员调整燃烧，直到燃烧改善，火检检测到的火焰信号强度大于临界火焰强度值时，火焰LED常亮。
　　当油阀20 s内没有开到位或火检没检到火焰时，点火程控系统发出油枪跳闸信号。
b）磨煤机程控保护系统
　　原设计锅炉每个煤粉燃烧器都配备油枪，共32支。
　　为了保证煤粉充分可靠燃烧，每台磨必须具备足够的点火能量才允许启动该磨煤机。为了锅炉的安全，只有当锅炉的负荷大于50％时，此台磨煤机运行才可做相邻磨煤机点火能量的满足条件。对第一层A或B磨煤机的点火能量满足条件是4只油枪运行或相邻上层磨运行。对第二层C或D磨煤机的点火能量是4只油枪运行或相邻上层、下层磨运行。第三层E或F磨的点火能量满足条件是相邻上层或下层磨煤机运行。对第四层G或H磨的点火能量满足条件是相邻上层或下层磨运行或对冲的磨运行。
　　当MFT继电器复位，4只煤粉燃烧器火检无故障，磨煤机有足够大点火能量，磨煤机出口挡板全开满足时，磨煤机程控系统发出磨煤机启动允许信号。
　　煤粉燃烧器火焰信号处理方法和油火焰信号处理方法相同。
　　磨煤机出口挡板全关或当给煤机运行超过1min时2个火检发出无火信号，或磨煤机没有点火能量，磨煤机程控系统发出磨煤机跳闸信号。
c）MFT保护
　　锅炉灭火保护系统设计了临界火焰MFT和全炉膛灭火MFT保护。
　　当超过5台磨煤机运行时，在10 min内有50％的火检发出无火信号，灭火保护系统发出临界火焰MFT信号。
　　只要有1支油枪运行超过1 min，全炉膛灭火保护开始投入。当所有的火检都发出无火信号时灭火保护系统发出全炉膛灭火MFT信号。

2　火焰检测系统
　　盘山发电厂选用的数字式DPD火检是FORNEY公司的最新产品，在我国已有大约10台300 MW机组使用这种火检。
　　基于微处理器的DPD探头设计了一些智能算法。上位PC机通过串行口、通信转换接口和数据通信总线能和所有的探头进行通讯，在PC机上对火检探头进行调试，监视它们的工作状态和进行数据处理。
　　数字式DPD火检工作原理：火焰信号经光敏元件转换为电信号，再经快速付立叶变换抽取火焰的特征系数。根据火焰的模型抽取了3个特征参数，即火焰强度、付立叶变换曲线的线性回归系数、付立叶变换曲线在20 Hz和80 Hz的斜率差。
DPD火检可以通过在线有火或无火学习，自动整定出有火特征参数和无火特征参数。如果不进行在线学习，火检自动设定一组缺省参数。
　　调试DPD火检时，必须将与火检对应的燃烧器投入运行，调整好燃烧工况。把火检设置为学习状态，让火检进行有火学习，在有火学习时要把背景火焰调整到尽可能的弱。火检通过有火学习，针对该燃烧器火焰的特性自动整定出一组有火特征参数。为了提高火检的分辨率，让火检做无火学习，无火学习时把锅炉燃烧工况调整到燃烧最好的时候，把要调火检对应的燃烧器停运。火检通过无火学习，针对该燃烧器火焰的特性自动整定出一组无火特征参数。火检在线检测火焰时，把采样数据经数据处理后取得的特征参数和火检内存储器中整定好的特征参数进行比较，如果采样数据是落在有火的特征参数区域内，火检发出有火信号并送出脉冲信号到控制卡件上。若采样数据是落在无火的特征参数区域内火检发出无火信号。

　　火检放大卡件DPD－7000需设置：有火门槛值，设定值范围为0～250；无火门槛值，设定值范围为0至有火门槛值之间的值；临界值设定的范围为有火门槛值和无火门槛值之间的值。
　　当火检送来的信号大于有火的门槛值时，继电器吸合送出接点信号，小于无火门槛值时继电器释放。如果火检送来的信号落在临界门槛值和无火门槛值之间，临界继电器动作，送出的接点信号表示燃烧处于临界状态，提醒运行人员注意。

3　火检配置的讨论
　　按照《火电厂煤粉炉燃烧防爆规程》3．1．4．4．a条规定，500 MW锅炉必须装备炉膛火焰监测装置（包括各单火嘴及各层火焰监视）。在国内对单火嘴的监视所采用的方法是每个火嘴都装1个火检探头。目前进入中国市场的火检产品，包括FORNEY、BAILY、ABB－CE等公司的火检，在燃烧器相距很近时都不能区别两燃器的火焰，所以每个燃烧器都装火检的方法值得探讨。以盘山发电厂为例，油枪装在煤粉燃烧器的中心，火检根本无法分辨煤和油的火焰，所以煤和油的火检可合二为一，这样可节省三分之一的火检。
　　国内300 MW以上的机组的火检都选用进口的产品，每套火检（包括探头、放大器、光纤）的价格在3 000～5 000美元之间。这样1台炉能节省约5万美元。

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