鑄鐵鍋爐爐膛自動(dòng)滅火保護裝置的設計
網(wǎng)址：xixr.cn 更新時(shí)間：2017-01-09 14:48 瀏覽次數：：25次
對鑄鐵鍋爐滅火保護來(lái)說(shuō)，防止保護系統的拒動(dòng)和誤動(dòng)有著(zhù)同等的重要性。完善的鑄鐵鍋爐滅火保護系統是保證鍋爐安全正常運行的關(guān)鍵。
本文所述的鑄鐵鍋爐滅火爐膛自動(dòng)保護裝置采用PLC系統，通過(guò)計算機進(jìn)行操作和組態(tài)，使用專(zhuān)用組態(tài)軟件，現場(chǎng)火焰的狀態(tài)信號（熄火和火焰品質(zhì)）通過(guò)火焰傳感器以模擬信號的形式傳入，模擬量信號、開(kāi)關(guān)量信號接入PLC系統的AI/DI模塊，從DO模塊發(fā)出信號到鍋爐DCS系統或直接到電氣MCC盤(pán)柜。對于大機組鍋爐滅火爐膛自動(dòng)保護裝置是鍋爐FSSS保護的一部分，當滅火信號傳入引起鍋爐MFT動(dòng)作，發(fā)出信號到鍋爐DCS系統或直接到電氣MCC盤(pán)柜，進(jìn)行相應設備的保護；對于75噸以下的鍋爐可不必接入FSSS系統，直接應用。
第一節 設備
1.1.主要由可編程控制器、工業(yè)控制計算機、火焰傳感器等組成等構成，所選設備誤動(dòng)作率、拒動(dòng)率極低，保護投入率高。
該裝置采用德國西門(mén)子公司出品的S7-200系列可編程控制器(PLC)為中心控制部件，去掉了原來(lái)容易產(chǎn)生干擾的單片機部分，使主機不含任何自制的印刷電路板，排除了電路板上易損元件的不可靠隱患，這樣可以完全用PLC來(lái)處理現場(chǎng)送來(lái)的各種開(kāi)關(guān)量及模擬量信號。裝置的顯示部分配有進(jìn)口觸摸屏，它可以與PLC直接進(jìn)行連接，使滅火保護裝置的各個(gè)參數得以顯示。
爐膛壓力開(kāi)關(guān)共4臺，送風(fēng)機?引風(fēng)機各兩臺，分布在爐體左右，送風(fēng)機出口各安裝3臺壓力開(kāi)關(guān)，引風(fēng)機入口各安裝3臺壓力開(kāi)關(guān)，兩臺冷卻風(fēng)機出口共裝一臺壓力開(kāi)關(guān)，壓力開(kāi)關(guān)共17臺，參與控制。
1.2．火檢傳感器
由火檢探頭通過(guò)光纖采集到光信號，再由光電傳感器轉換成電信號，送到火檢模塊處理單元?；鹧鏅z測器是唯一判斷有無(wú)火的儀表，通過(guò)檢測鍋爐內火焰的輻射、強度和閃爍頻率，綜合計算證實(shí)有火、無(wú)火或弱火。
1.3. 軟件
畫(huà)面全面采用漢化動(dòng)態(tài)顯示，直觀(guān)易懂，在菜單欄內可容易的設置一些參數，極為簡(jiǎn)單（如：滅火值、燃燒不穩值、延遲時(shí)間、吹掃、點(diǎn)火時(shí)間等）；裝置兼容性好，從軟件到硬件升級能力也很強，容易實(shí)現功能擴展。具有爐膛火焰監視、燃燒不穩報警、滅火保護邏輯、首次跳閘記憶、打印首次跳閘原因及事故發(fā)生時(shí)間、爐膛清掃計時(shí)、保護全程投入(同時(shí)設有保護投退開(kāi)關(guān))、節點(diǎn)故障巡檢、火焰探頭巡檢保護和自檢功能。
第二節 功能
2.1?控制簡(jiǎn)圖
2.2?鍋爐滅火保護裝置其主要邏輯包括：爐膛滅火、燃料中斷、爐膛壓力、送、引風(fēng)中斷、自動(dòng)/吹掃功能、風(fēng)量小于30%及手動(dòng)MFT等。計算機系統還能完成報警功能、事故記憶、打印等功能。
第三節 控制說(shuō)明
3.1.現場(chǎng)采集的模擬信號接入PLC系統的AI模塊，包括:火檢信號16個(gè)，火檢探頭安裝在鍋爐爐膛四角，每個(gè)角從下到上各四個(gè);爐膛壓力傳感器共4臺，假設送風(fēng)機?引風(fēng)機各兩臺，分布在爐體左右，送風(fēng)機出口各安裝1臺壓力傳感器，引風(fēng)機入口各安裝1臺壓力傳感器，兩臺冷卻風(fēng)機出口共裝1臺壓力傳感器，壓力傳感器共9臺，僅檢測，不參與控制。
送風(fēng)機?引風(fēng)機?冷卻風(fēng)機?磨煤機?給粉機?排粉機運行/停止狀態(tài)，是干接點(diǎn)信號，由各自MCC柜輸出進(jìn)PLC的DI模塊;由PLC的DO模塊輸出 的運行/停止指令信號是干接點(diǎn)信號，到送風(fēng)機?引風(fēng)機?冷卻風(fēng)機?磨煤機?給粉機?排粉機各自MCC柜。
還可手動(dòng)輸入MFT信號，和自動(dòng)產(chǎn)生的效果一樣，以應付突發(fā)事件。
由燃燒程控系統來(lái)的油閥全關(guān)信號進(jìn)PLC的DI模塊。
3.2.爐膛火焰邏輯：
采用“四選三”邏輯，每層有三個(gè)滅火，則該層滅火，四層同時(shí)滅火則為全爐膛滅火，且有給粉機運行證實(shí)，輸出MFT信號?；鹧嫘盘柌捎?/font>4-20mA模擬量輸入，低于7mA判斷為無(wú)火焰信號。在CRT畫(huà)面上用棒柱模擬顯示4-20mA火焰信號，即能判斷火焰的有無(wú)，又能反映火焰的強弱。
當火焰明顯變暗，此時(shí)操作人員可手動(dòng)啟動(dòng)燃燒程控系統，開(kāi)啟油閥，進(jìn)入油槍，進(jìn)行助燃;當火焰明顯變亮，此時(shí)操作人員手動(dòng)停止燃燒程控系統，關(guān)閉油閥，退出油槍，不再助燃;
當火焰熄滅，即火檢信號低于7mA ，此時(shí)PLC系統發(fā)出MFT信號，切斷燃料和燃燒風(fēng)，進(jìn)行爐膛吹掃;MFT信號要傳給汽機DCS控制系統，并由DCS關(guān)閉主汽門(mén)，進(jìn)行減負荷.
3.3．鍋爐滅火保護邏輯：當MFT信號發(fā)出，切斷燃料即在MCC柜側順序停止排粉機、給粉機、磨煤機，停止燃燒程控系統，關(guān)閉油閥，退出油槍?zhuān)煌瑫r(shí)停止振動(dòng)爐排；切燃燒風(fēng)的控制是當送風(fēng)機出口壓力大于13.5kPa，延時(shí)5秒停送風(fēng)機；當引風(fēng)機入口壓力大于-0.05kPa，延時(shí)10秒停送風(fēng)機。
3.4．爐膛壓力高、低越限邏輯：爐膛壓力反映爐火燃燒情況，用壓力開(kāi)關(guān)檢測爐膛負壓信號。正負壓越限均采用 “三取二”原則，正、負壓越限時(shí)分別輸出MFT信號。
3.5．爐膛吹掃邏輯功能： 滅火停爐后要吹去爐膛和煙道內積塵（可燃物），以防止再次點(diǎn)火時(shí)引起爆燃。當MFT動(dòng)作停爐后，必須經(jīng)過(guò)5分鐘的吹掃才使MFT復歸，允許點(diǎn)火。其邏輯條件為：必須同時(shí)滿(mǎn)足燃油、燃氣速斷閥關(guān)閉、所有排粉機停、任意一臺送引風(fēng)機運行、風(fēng)量小于30%、無(wú)手動(dòng)MFT信號、爐內無(wú)火、汽包液位正常、所有油角閥全關(guān)。若在整個(gè)吹掃過(guò)程中出現任一條不滿(mǎn)足將會(huì )使吹掃中斷，待條件滿(mǎn)足后再重新吹掃，吹掃完畢后是MFT復歸。
3.6．手動(dòng)MFT邏輯：同時(shí)按下盤(pán)面上兩個(gè)手動(dòng)MFT按鈕時(shí)輸出MFT信號。此項功能用于當出現MFT動(dòng)作條件后，將MFT手動(dòng)切除（軟手操），使MFT信號不輸出，以使操作人員在最短的時(shí)間內將鍋爐恢復正常。若無(wú)此功能，受吹掃邏輯的限制，MFT很難復歸，致使點(diǎn)爐極為困難。
3.7．燃油速斷閥邏輯：速斷閥開(kāi)的條件是必須同時(shí)滿(mǎn)足油壓高、油角閥關(guān)且沒(méi)有閥關(guān)的條件存在；閥關(guān)閉的條件是當出現MFT信號或任一臺送引風(fēng)機跳閘 。
3.8.燃料中斷邏輯： 當同時(shí)滿(mǎn)足以下條件時(shí)，輸出MFT信號。 a.所有給粉機全停。 b.燃油、燃氣速斷閥關(guān)閉。 c.四個(gè)油角閥必須先開(kāi)過(guò)再全關(guān)。燃料中斷邏輯還包括在煤、油混燒狀態(tài)下，當出現所有給粉機中斷時(shí)，若5秒內沒(méi)有MFT輸出信號，則輸出MFT信號，以防止在此狀態(tài)下出斷粉后發(fā)生爐膛滅火，滅火保護未動(dòng)作，油速斷閥沒(méi)有關(guān)閉，造成鍋爐爆燃事故的發(fā)生。
3.9.送引風(fēng)中斷邏輯：送風(fēng)機或引風(fēng)機全停時(shí)，輸出MFT信號。
3.10.事故動(dòng)作原因順序記錄功能和追憶功能：用于記憶最先引起MFT動(dòng)作的邏輯條件。該裝置可記錄多次保護動(dòng)作原因及動(dòng)作參數曲線(xiàn)。這樣，很早時(shí)的動(dòng)作記錄仍可保留在主機內。另外可將所有動(dòng)作原因依動(dòng)作先后順序排序，便于分析處理。并附有先進(jìn)的32路模擬量曲線(xiàn)追憶功能32路高速模擬量記錄集插板，可以載入32路模擬量信號進(jìn)行曲線(xiàn)記錄。采樣分析周期為100ms。及時(shí)將訊息送入工業(yè)控制計算機進(jìn)行保存。
3.11．避免電氣儀表連鎖交叉引起混亂的措施說(shuō)明：在鍋爐燃燒控制的邏輯中當MFT輸出時(shí)，在連鎖引風(fēng)機、送風(fēng)機、排風(fēng)機、磨風(fēng)機、給粉機等相關(guān)電氣設備時(shí)，MFT只動(dòng)作停排粉機，由排粉機通過(guò)電氣聯(lián)鎖停相關(guān)設備，這樣避免了引、送、排、磨、給粉機等電氣連鎖回路中既有電氣聯(lián)鎖又有熱工聯(lián)鎖造成的誤動(dòng)及無(wú)法分析故障原因的現象。
3.12．跨越保護邏輯功能：本裝置具有跨越保護邏輯功能，開(kāi)關(guān)量保護、火焰保護分投功能等。
3.13．冷卻風(fēng)機連鎖啟動(dòng)的邏輯：當冷卻風(fēng)機出口壓力低于200mmH20時(shí)，連鎖啟動(dòng)另一臺風(fēng)機；當一臺冷卻風(fēng)機出現故障不能連續運行時(shí)，或非正常停止時(shí)，連鎖啟動(dòng)另一臺風(fēng)機。
3.14.報警顯示：系統設置主燃料跳閘和油燃料跳閘的首出原因顯示。下表中所列為擬送入光字牌報警和在計算機屏幕顯示報警的信號，也作為事件順序記錄的信號。
本裝置功能分配十分合理，即使工控機死機，仍能保證現場(chǎng)正常工作，不出事故。所涉及的大部分內容經(jīng)過(guò)實(shí)踐應用，誤動(dòng)作率、拒動(dòng)率極低，保護投入率高，能達到中華人民共和國電力行業(yè)標準 DL435—91《火電廠(chǎng)煤粉鍋爐燃燒室防爆規程》。
該鑄鐵鍋爐安全保護裝置的設備在投入運行后，火焰顯示靈敏、準確；報警、保護功能完善；靈活的PLC編程軟件和畫(huà)面組態(tài)軟件，使熱控工程師能以最快的速度掌握其設計方法，并根據鑄鐵鍋爐實(shí)際運行情況進(jìn)行修正。
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