鑄鐵鍋爐爐膛自動(dòng)滅火保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)
網(wǎng)址：www.188289.cn 更新時(shí)間：2017-01-09 14:48 瀏覽次數(shù)：：25次
對(duì)鑄鐵鍋爐滅火保護(hù)來(lái)說(shuō)，防止保護(hù)系統(tǒng)的拒動(dòng)和誤動(dòng)有著同等的重要性。完善的鑄鐵鍋爐滅火保護(hù)系統(tǒng)是保證鍋爐安全正常運(yùn)行的關(guān)鍵。
本文所述的鑄鐵鍋爐滅火爐膛自動(dòng)保護(hù)裝置采用PLC系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作和組態(tài)，使用專(zhuān)用組態(tài)軟件，現(xiàn)場(chǎng)火焰的狀態(tài)信號(hào)（熄火和火焰品質(zhì)）通過(guò)火焰?zhèn)鞲衅饕阅M信號(hào)的形式傳入，模擬量信號(hào)、開(kāi)關(guān)量信號(hào)接入PLC系統(tǒng)的AI/DI模塊，從DO模塊發(fā)出信號(hào)到鍋爐DCS系統(tǒng)或直接到電氣MCC盤(pán)柜。對(duì)于大機(jī)組鍋爐滅火爐膛自動(dòng)保護(hù)裝置是鍋爐FSSS保護(hù)的一部分，當(dāng)滅火信號(hào)傳入引起鍋爐MFT動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)到鍋爐DCS系統(tǒng)或直接到電氣MCC盤(pán)柜，進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備的保護(hù)；對(duì)于75噸以下的鍋爐可不必接入FSSS系統(tǒng)，直接應(yīng)用。
第一節(jié) 設(shè)備
1.1.主要由可編程控制器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、火焰?zhèn)鞲衅鞯冉M成等構(gòu)成，所選設(shè)備誤動(dòng)作率、拒動(dòng)率極低，保護(hù)投入率高。
該裝置采用德國(guó)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(jī)部分，使主機(jī)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(xiàn)場(chǎng)送來(lái)的各種開(kāi)關(guān)量及模擬量信號(hào)。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(hù)裝置的各個(gè)參數(shù)得以顯示。
爐膛壓力開(kāi)關(guān)共4臺(tái)，送風(fēng)機(jī)?引風(fēng)機(jī)各兩臺(tái)，分布在爐體左右，送風(fēng)機(jī)出口各安裝3臺(tái)壓力開(kāi)關(guān)，引風(fēng)機(jī)入口各安裝3臺(tái)壓力開(kāi)關(guān)，兩臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)出口共裝一臺(tái)壓力開(kāi)關(guān)，壓力開(kāi)關(guān)共17臺(tái)，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(hào)，再由光電傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送到火檢模塊處理單元?；鹧鏅z測(cè)器是唯一判斷有無(wú)火的儀表，通過(guò)檢測(cè)鍋爐內(nèi)火焰的輻射、強(qiáng)度和閃爍頻率，綜合計(jì)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，直觀易懂，在菜單欄內(nèi)可容易的設(shè)置一些參數(shù)，極為簡(jiǎn)單（如：滅火值、燃燒不穩(wěn)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(jí)能力也很強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。具有爐膛火焰監(jiān)視、燃燒不穩(wěn)報(bào)警、滅火保護(hù)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(jì)時(shí)、保護(hù)全程投入(同時(shí)設(shè)有保護(hù)投退開(kāi)關(guān))、節(jié)點(diǎn)故障巡檢、火焰探頭巡檢保護(hù)和自檢功能。
第二節(jié) 功能
2.1?控制簡(jiǎn)圖
2.2?鍋爐滅火保護(hù)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)還能完成報(bào)警功能、事故記憶、打印等功能。
第三節(jié) 控制說(shuō)明
3.1.現(xiàn)場(chǎng)采集的模擬信號(hào)接入PLC系統(tǒng)的AI模塊，包括:火檢信號(hào)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(tái)，假設(shè)送風(fēng)機(jī)?引風(fēng)機(jī)各兩臺(tái)，分布在爐體左右，送風(fēng)機(jī)出口各安裝1臺(tái)壓力傳感器，引風(fēng)機(jī)入口各安裝1臺(tái)壓力傳感器，兩臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)出口共裝1臺(tái)壓力傳感器，壓力傳感器共9臺(tái)，僅檢測(cè)，不參與控制。
送風(fēng)機(jī)?引風(fēng)機(jī)?冷卻風(fēng)機(jī)?磨煤機(jī)?給粉機(jī)?排粉機(jī)運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)，是干接點(diǎn)信號(hào)，由各自MCC柜輸出進(jìn)PLC的DI模塊;由PLC的DO模塊輸出 的運(yùn)行/停止指令信號(hào)是干接點(diǎn)信號(hào)，到送風(fēng)機(jī)?引風(fēng)機(jī)?冷卻風(fēng)機(jī)?磨煤機(jī)?給粉機(jī)?排粉機(jī)各自MCC柜。
還可手動(dòng)輸入MFT信號(hào)，和自動(dòng)產(chǎn)生的效果一樣，以應(yīng)付突發(fā)事件。
由燃燒程控系統(tǒng)來(lái)的油閥全關(guān)信號(hào)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(jī)運(yùn)行證實(shí)，輸出MFT信號(hào)?；鹧嫘盘?hào)采用4-20mA模擬量輸入，低于7mA判斷為無(wú)火焰信號(hào)。在CRT畫(huà)面上用棒柱模擬顯示4-20mA火焰信號(hào)，即能判斷火焰的有無(wú)，又能反映火焰的強(qiáng)弱。
當(dāng)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(tǒng)，開(kāi)啟油閥，進(jìn)入油槍，進(jìn)行助燃;當(dāng)火焰明顯變亮，此時(shí)操作人員手動(dòng)停止燃燒程控系統(tǒng)，關(guān)閉油閥，退出油槍，不再助燃;
當(dāng)火焰熄滅，即火檢信號(hào)低于7mA ，此時(shí)PLC系統(tǒng)發(fā)出MFT信號(hào)，切斷燃料和燃燒風(fēng)，進(jìn)行爐膛吹掃;MFT信號(hào)要傳給汽機(jī)DCS控制系統(tǒng)，并由DCS關(guān)閉主汽門(mén)，進(jìn)行減負(fù)荷.
3.3．鍋爐滅火保護(hù)邏輯：當(dāng)MFT信號(hào)發(fā)出，切斷燃料即在MCC柜側(cè)順序停止排粉機(jī)、給粉機(jī)、磨煤機(jī)，停止燃燒程控系統(tǒng)，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(dāng)送風(fēng)機(jī)出口壓力大于13.5kPa，延時(shí)5秒停送風(fēng)機(jī)；當(dāng)引風(fēng)機(jī)入口壓力大于-0.05kPa，延時(shí)10秒停送風(fēng)機(jī)。
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(cè)爐膛負(fù)壓信號(hào)。正負(fù)壓越限均采用 “三取二”原則，正、負(fù)壓越限時(shí)分別輸出MFT信號(hào)。
3.5．爐膛吹掃邏輯功能： 滅火停爐后要吹去爐膛和煙道內(nèi)積塵（可燃物），以防止再次點(diǎn)火時(shí)引起爆燃。當(dāng)MFT動(dòng)作停爐后，必須經(jīng)過(guò)5分鐘的吹掃才使MFT復(fù)歸，允許點(diǎn)火。其邏輯條件為：必須同時(shí)滿足燃油、燃?xì)馑贁嚅y關(guān)閉、所有排粉機(jī)停、任意一臺(tái)送引風(fēng)機(jī)運(yùn)行、風(fēng)量小于30%、無(wú)手動(dòng)MFT信號(hào)、爐內(nèi)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(xiàn)任一條不滿足將會(huì)使吹掃中斷，待條件滿足后再重新吹掃，吹掃完畢后是MFT復(fù)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(hào)。此項(xiàng)功能用于當(dāng)出現(xiàn)MFT動(dòng)作條件后，將MFT手動(dòng)切除（軟手操），使MFT信號(hào)不輸出，以使操作人員在最短的時(shí)間內(nèi)將鍋爐恢復(fù)正常。若無(wú)此功能，受吹掃邏輯的限制，MFT很難復(fù)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(dāng)出現(xiàn)MFT信號(hào)或任一臺(tái)送引風(fēng)機(jī)跳閘 。
3.8.燃料中斷邏輯： 當(dāng)同時(shí)滿足以下條件時(shí)，輸出MFT信號(hào)。 a.所有給粉機(jī)全停。 b.燃油、燃?xì)馑贁嚅y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(dāng)出現(xiàn)所有給粉機(jī)中斷時(shí)，若5秒內(nèi)沒(méi)有MFT輸出信號(hào)，則輸出MFT信號(hào)，以防止在此狀態(tài)下出斷粉后發(fā)生爐膛滅火，滅火保護(hù)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(jī)或引風(fēng)機(jī)全停時(shí)，輸出MFT信號(hào)。
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(hù)動(dòng)作原因及動(dòng)作參數(shù)曲線。這樣，很早時(shí)的動(dòng)作記錄仍可保留在主機(jī)內(nèi)。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(hào)進(jìn)行曲線記錄。采樣分析周期為100ms。及時(shí)將訊息送入工業(yè)控制計(jì)算機(jī)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(dāng)MFT輸出時(shí)，在連鎖引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、磨風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)等相關(guān)電氣設(shè)備時(shí)，MFT只動(dòng)作停排粉機(jī)，由排粉機(jī)通過(guò)電氣聯(lián)鎖停相關(guān)設(shè)備，這樣避免了引、送、排、磨、給粉機(jī)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(xiàn)象。
3.12．跨越保護(hù)邏輯功能：本裝置具有跨越保護(hù)邏輯功能，開(kāi)關(guān)量保護(hù)、火焰保護(hù)分投功能等。
3.13．冷卻風(fēng)機(jī)連鎖啟動(dòng)的邏輯：當(dāng)冷卻風(fēng)機(jī)出口壓力低于200mmH20時(shí)，連鎖啟動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)機(jī)；當(dāng)一臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障不能連續(xù)運(yùn)行時(shí)，或非正常停止時(shí)，連鎖啟動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)機(jī)。
3.14.報(bào)警顯示：系統(tǒng)設(shè)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(bào)警和在計(jì)算機(jī)屏幕顯示報(bào)警的信號(hào)，也作為事件順序記錄的信號(hào)。
本裝置功能分配十分合理，即使工控機(jī)死機(jī)，仍能保證現(xiàn)場(chǎng)正常工作，不出事故。所涉及的大部分內(nèi)容經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，誤動(dòng)作率、拒動(dòng)率極低，保護(hù)投入率高，能達(dá)到中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DL435—91《火電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規(guī)程》。
該鑄鐵鍋爐安全保護(hù)裝置的設(shè)備在投入運(yùn)行后，火焰顯示靈敏、準(zhǔn)確；報(bào)警、保護(hù)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(shè)計(jì)方法，并根據(jù)鑄鐵鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行修正。
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