引言

鍋爐爐膛負壓參與鍋爐滅火保護，對防止鍋爐爐膛爆炸事故的發(fā)生起著(zhù)重要作用［1］�！斗乐闺娏ι�產(chǎn)事故的二十五項重點(diǎn)要求》中規定: 鍋爐爐膛壓力保護作為重要保護裝置在機組運行中嚴禁退出，當因故障被迫退出運行時(shí)，應制定可靠安全措施，并在 8 h 內恢復。爐膛負壓太小，則爐膛容易向外噴火，危及設備與人身安全; 爐膛負壓太大，則爐膛漏風(fēng)增大，會(huì )增加引風(fēng)機負荷和煙氣帶走熱量的損耗，所以，必須準確測量與控制爐膛壓力的大�。�2 － 3］。

 

近年來(lái)，隨著(zhù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點(diǎn)要求》的頒發(fā)和實(shí)施，鍋爐爐膛壓力保護系統經(jīng)過(guò)測量設備的冗余配置，取樣部位設計和安裝的合理優(yōu)化，取樣管、電纜和模塊的相互好立改造，以及熱工保護投退工作管理的加強，爐膛負壓保護動(dòng)作的可靠性已經(jīng)得到很大的提高［4 － 6］。通常，爐膛壓力保護系統在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題有接線(xiàn)錯誤或松動(dòng)、壓力開(kāi)關(guān)誤差增大或整定定值錯誤、電纜損壞或接地、測量管路堵塞或泄漏等，對于前面的幾種情況，通過(guò)檢查、測試都比較容易發(fā)現缺陷并加以消除，而后面一個(gè)問(wèn)題還未能可靠解決。

 

目前，爐膛壓力測量管路堵塞的問(wèn)題存在 2 種較普遍的解決辦法: 一種是采用連續吹掃裝置［7 － 8］，另一種是定期吹掃管路。對于前一種辦法，在一定程度上可以防止測量管路堵塞，但由于在使用過(guò)程中連續吹掃裝置容易受到壓縮空氣中水、油以及氣源管路老化的影響，連續吹掃裝置本身也會(huì )出現吹掃空氣流量不穩定、漏氣或堵塞問(wèn)題，當爐膛壓力取樣管路出現堵塞時(shí)，還容易造成爐膛壓力高信號的誤動(dòng)作。對于后一種辦法，為了防止管路堵塞或泄漏造成爐膛負壓保護失效，只能通過(guò)加強檢查和試驗，減少定期吹掃的間隔時(shí)間來(lái)防止問(wèn)題的出現。在鍋爐運行期間進(jìn)行爐膛壓力測量管路的吹掃，有保護誤動(dòng)的風(fēng)險，若退出保護進(jìn)行吹掃，則存在鍋爐失去爐膛負壓保護帶來(lái)的風(fēng)險。

 

本文提出一種增加 2 臺智能壓力變送器，壓力開(kāi)關(guān)和壓力變送器共用 1 個(gè)取樣裝置，增加選后壓力變送器信號作為爐膛壓力保護信號的改造方式，并介紹該方式的具體實(shí)施方法及其取得的效果。

 

1 改造前系統狀況

1． 1 安裝方式

某廠(chǎng) 300 MW 循環(huán)流化床機組鍋爐爐膛壓力保護系統在改造前配置有壓力開(kāi)關(guān) 6 個(gè)，其中 3 個(gè)用于測量爐膛負壓低信號，3 個(gè)用于測量爐膛負壓高信號，在邏輯上均采用三取二方式形成爐膛負壓高和低的鍋爐主燃料跳閘( MFT) 動(dòng)作條件信號。壓力變送器配置有 4 臺，在邏輯上做四選一處理，形成爐膛負壓選后壓力值，用于爐膛壓力自動(dòng)調節和畫(huà)面顯示等。壓力開(kāi)關(guān)和壓力變送器的安裝方式是: 鍋爐 A，B 側爐墻各裝有 3 個(gè)防堵取壓裝置，其中 A 側的第 1 個(gè)防堵取壓裝置上裝有 2 臺壓力變送器，第 2個(gè)上裝有 2 個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，第 3 個(gè)上裝有 1 個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，B 側采用同樣的安裝方式。

 

1． 2 存在的問(wèn)題

由于改造前的安裝方式存在著(zhù) A，B 側各有 1個(gè) 防堵取壓裝置上安裝 2 個(gè)壓力開(kāi)關(guān)的情況，不符合《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點(diǎn)要求》中“從

取樣點(diǎn)到輸入模件全程相對好立”的規定。壓力開(kāi)關(guān)的取樣管路存在因接頭松動(dòng)、墊片老化、焊口泄漏等原因造成泄漏，或因爐膛內粉塵造成管路堵塞的情況，而取樣管堵或漏的情況是不容易被發(fā)現的，當不能夠及時(shí)發(fā)現問(wèn)題時(shí)，將造成壓力開(kāi)關(guān)不能正常動(dòng)作，鍋爐失去爐膛負壓保護的風(fēng)險。通過(guò)定期檢查、吹掃取樣管路的方式來(lái)排除堵或漏的問(wèn)題，為了防止壓力開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，需退出爐膛負壓保護，既不符合《防 止 電 力 生 產(chǎn) 事 故 的 二 十 五 項 重 點(diǎn) 要 求》第9． 4． 12 條的規定，也使鍋爐失去爐膛重要保護，存在非常大的安全隱患。

 

2 系統改造

2． 1 安裝改造

在原有測量設備的基礎上，增加 2 臺壓力變送器，并以 1 個(gè)防堵取壓裝置帶 1 個(gè)壓力開(kāi)關(guān)和 1 臺壓力變送器的方式安裝，6 個(gè)壓力開(kāi)關(guān)和 6 臺壓力變送器成組分布于鍋爐爐膛的兩側，安裝位置如圖1 所示。

2． 2 邏輯改造

目前，壓力變送器的制造水平已經(jīng)非常高，可靠性也有保障。例如，從某品牌壓力變送器的技術(shù)指標可知，該變送器的精度可達 0． 05% ，穩定性達 7年; 另 外 一 種 常 見(jiàn) 的 壓 力 變 送 器 也 達 到 精 度0． 065% 、穩定性 ± 0． 01% /年的指標。根據使用經(jīng)驗，投產(chǎn) 10 年以上的機組，以上 2 種壓力變送器仍然可以準確地測量壓力，只有少量發(fā)生故障，而且故障大部分是外部因素造成的，比如電壓超限、線(xiàn)路干擾、進(jìn)水受潮以及超溫超壓等。另外，分散控制系統( DCS) 的可靠性也很高，以國產(chǎn)某品牌 DCS 為例，其平均無(wú)故障時(shí)間( MTBF) ≥200 000 h。因此，建議增加壓力變送器的測量信號作為爐膛負壓的保護信號，以增強保護動(dòng)作的可靠性。

 

在邏輯上，壓力開(kāi)關(guān)的邏輯判斷不變，6 臺壓力變送器的信號經(jīng)過(guò) 2 個(gè)三選中模塊處理，2 個(gè)三選中模塊輸出信號再經(jīng)過(guò) 1 個(gè)二選模塊處理，形成了選后爐膛壓力信號，該信號作為爐膛壓力自動(dòng)調節反饋信號的同時(shí)，經(jīng)高、低限報警模塊判斷，得出了爐膛負壓高、低保護動(dòng)作信號。改造后的爐膛負壓保護邏輯如圖 2 所示。

2． 3 畫(huà)面改造

鑒于安裝方式改造后取樣管路的堵或漏情況需要壓力變送器來(lái)實(shí)時(shí)監視，所以需要在監控畫(huà)面上將各個(gè)壓力變送器的測量原始值顯示出來(lái)，同時(shí)為了對比發(fā)現故障，將各壓力開(kāi)關(guān)的測量原始值也顯示出來(lái)，將它們分組放在一起。另外，為了增強報警提醒效果，各監視點(diǎn)應該根據預報警值和偏差值( 6臺壓力變送器之間的偏差允許值) 設置變色、閃爍的動(dòng)態(tài)特性和設置語(yǔ)音報警來(lái)提醒運行人員 。當任何一臺壓力變送器的測量值達到預報警值時(shí)，畫(huà)面上對應的顯示值均會(huì )出現變黃且閃爍的動(dòng)態(tài)效果; 當 6 臺壓力變送器之間測量值的偏差有 1 個(gè)以上超過(guò)偏差允許值時(shí)，則壓力變送器的顯示值會(huì )出現閃黃現象; 當某一壓力變送器的測量值達到爐膛負壓保護值或壓力開(kāi)關(guān)發(fā)出動(dòng)作信號時(shí)，對應的顯示點(diǎn)會(huì )出現閃紅現象。以上 3 種報警情況出現時(shí)，均會(huì )引起語(yǔ)音報警。畫(huà)面監視設計如圖 3 所示。

 

3 改進(jìn)效果

由于壓力開(kāi)關(guān)和壓力變送器在同一取樣管路中，取樣管路的堵塞( 現象為壓力變化緩慢) 和泄漏( 現象為該壓力與其他負壓壓力變送器測量值有偏差或與工況不符) 情況通過(guò)壓力變送器的示值得以實(shí)時(shí)監視，出現異常時(shí)很容易被發(fā)現并得以及時(shí)處理，解決了取樣管路堵塞或泄漏發(fā)現不及時(shí)造成爐膛負壓保護失效的問(wèn)題，因此，改造后爐膛負壓保護的可靠投入有了保障。經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的運行觀(guān)察，鍋爐持續運行 3 個(gè)月不進(jìn)行管路吹掃，未出現管路堵或漏的現象。同時(shí)，取樣管路異常能夠及時(shí)發(fā)現，爐膛壓力取樣管路吹掃工作由改造前機組運行時(shí)每月吹掃 1次，改為停機后啟爐前吹掃 1 次，或出現異常時(shí)進(jìn)行吹掃和處理，或持續運行時(shí)每間隔 6 個(gè)月吹掃 1 次，大大減少了取樣管路定期維護的勞動(dòng)強度，并降低了保護誤動(dòng)以及運行機組失去保護的風(fēng)險。若在機組運行中出現某一管路堵塞或泄漏的現象，不用退出爐膛負壓保護也可以安全地進(jìn)行在線(xiàn)消缺( 因為三取二和三選中邏輯的作用) ，這樣就可避免臨時(shí)退出保護造成鍋爐失去爐膛負壓保護的風(fēng)險。增加的 6 臺壓力變送器作為爐膛負壓的保護設備，由三選中模塊和二選模塊的工作特點(diǎn)可知，當 6臺壓力變送器同時(shí)出現故障時(shí)，選后的信號才出現故障，這種情況出現的概率是很低的，因此，采用選后爐膛壓力信號作為保護信號是相當可靠的。壓力開(kāi)關(guān)和壓力變送器同在一根取樣管上，當壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，可以查詢(xún)該時(shí)刻壓力變送器的歷史數據，以分析壓力開(kāi)關(guān)的動(dòng)作值是否正確。若壓力變送器的測量值在壓力開(kāi)關(guān)整定值的附近，說(shuō)明該保護動(dòng)作是比較可靠的; 另外，通過(guò)兩者的對比，從它們的測量偏差可以發(fā)現其中一個(gè)儀表的異常。

 

4 結束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)改造，使爐膛壓力保護系統符合《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點(diǎn)要求》第 9． 4． 3 條規定，有效解決了取樣管路堵或漏問(wèn)題，并降低了管路維護勞動(dòng)強度，降低了爐膛負壓保護誤動(dòng)和拒動(dòng)風(fēng)險，進(jìn)一步增強了保護動(dòng)作的可靠性，同時(shí)實(shí)現了設備在線(xiàn)檢修。通過(guò)在原測量系統的基礎上增加少量設備，達到了較好的效果，說(shuō)明該改造方式是可取的。