摘要：本文简要介绍了火电厂炉膛安全监控系统改造方案及根据某电厂机组实际情况而进行的FSSS改造的思路、过程和结果。
关键词： FSSS；炉膛安全监控系统；跳闸；MFT；可靠性
1.引言
炉膛安全监控系统（Furnace Safeguaerd Supervisory System），简称FSSS，是工业锅炉自动保护和自动控制系统必不可少的组成部分，已广泛应用于电站、冶金、石化、焦化、化工等行业。其主要功能是对燃烧器进行程控管理，它在锅炉启动、运行、停止过程中，密切监视燃烧系统的大量参数和状态，防止在锅炉内积聚燃料和空气的混合物而引发炉膛爆炸。系统通过不断的逻辑运算，当判断某一运行状态对设备或人身安全产生威胁时，系统自动发出报警信号或主燃料跳闸信号（MFT），同时通过各种连锁和顺控功能，使相关设备按照预设程序执行相关操作和处理，以保证锅炉和设备及人身安全，同时，提供首跳的相关信息，以便事故的查找和分析。
2.某电厂FSSS改造原因：
1）某电厂锅炉保护FSSS系统使用的是原投产安装的哈尔滨阿城继电器厂生产的MHB-2型过渡型产品，系统硬件设备已经超过了控制系统硬件的设计使用寿命年限，由于该产品硬件配置和选型先天存在一些缺陷，随着多年来运行中部分硬件设备损坏或故障的累积，致使系统设计的部分功能无法正常使用。
2）FSSS系统PLC作为系统控制器采用单机模式，不具备冗余切换功能，不论在技术还是安全方面都不能满足技术设计规范和反事故的有关要求，系统运行可靠性不能得到保证。在运行中PLC控制器多次出现故障报警信号，只能靠检修维护人员检查发现，人为强制进行复位或闭锁有关故障信号，给整套系统的运行带来更大隐患。运行人员因缺乏应有的监视手段而对系统没有实时监控能力，若继续使用将随时有可能出现故障，运行中短时间内无法得到恢复，将会危及锅炉运行安全。
3）系统其它设备及电缆也出现老化现象，在运行中多次发生因为预制电缆和主要检测信号电缆绝缘下降而导致的信号断路或短路的故障情况，迫使在机组运行中退出主要保护，给机组运行带来重大隐患。
FSSS是锅炉运行保护核心系统设备，FSSS的稳定与可靠决定着锅炉的安全运行，乃至人生安全的保证。原FSSS系统软硬件存在的问题和隐患已严重威胁到机组的安全运行。
3.目前国内机组一般采用的改造方案：
3.1功能结构
FSSS主要由操作控制设备、逻辑控制设备及现场设备三大部分组成，如下图：
其中操作控制设备和逻辑控制设备由PLC集成并完成相应的功能。
3.2FSSS系统系统控制逻辑
FSSS系统逻辑一般可分为炉膛吹扫、锅炉点火、锅炉投粉、总燃料跳闸MFT等。
3.2.1.炉膛吹扫控制逻辑
炉膛吹扫包括点火前的吹扫和跳闸后的吹扫。
1）点火油泄漏试验。锅炉点火前吹扫时，应首先进行点火油泄漏试验，主要是针对主跳闸阀、单个油角阀的密闭性所做的试验，以保证油阀关闭时无油漏入炉膛。
2）炉膛吹扫。炉膛吹扫：向炉膛内吹进足够的风量，把积存在炉膛内的可燃混合物带走，防止这些可燃混合物爆燃发生炉膛爆炸。按照NFPA美国国家燃烧保护协会的有关规定：换气量不少于炉膛容积的五倍，吹扫风量不少于25%~30%炉膛的额定风量，以免被吹起的燃料又沉积下来，吹扫时间不得少于5min，但吹扫风量亦不可过大，曾经发生由于吹扫炉膛风量过大将灰斗燃着的可燃物搅动而造成煤粉爆燃多次，因此设计吹扫风量要不大于40%的额定风量。
吹扫时，应启动送风机和引风机，并使吹扫空气由所有燃烧器喷嘴进入炉膛，以尽量减少炉膛内气流的“死区”，将可燃物清扫干净。运行人员可通过手动开启引风机和送风机，通过风量挡板调节吹扫风量。BMS的吹扫功能主要检查炉膛吹扫条件是否具备，条件认可后，开始吹扫计时，保证吹扫时间为5min，吹扫风量不低于25%~30%的额定风量，吹扫完成后，BMS将发出允许点火信号，允许锅炉启动。
无论是在吹扫前，还是在吹扫过程中，只要有一个条件不满足，“吹扫准备好”信号则消失，吹扫计时随之中断，只有待故障排除以后，才能重新进行第二次吹扫计时。
3.2.2总燃料跳闸控制逻辑MFT:
总燃料跳闸(MFT)是锅炉安全保护的核心内容。当锅炉设备发生异常情况（例如送风机、引风机全部跳闸，汽包压力超过危险界限，炉膛风压异常高，火焰熄灭等），或汽轮机由于某种原因脱扣，发电机跳闸及出现任何危及锅炉安全运行的危险工况时，MFT切断进入炉膛的所有燃料使整个机组停止运行，以保证锅炉安全，避免人身、设备损坏事故发生，以达到限制事故进一步扩大的目的。
MFT跳闸条件
运行人员跳闸（MFT按钮）；炉膛压力高、低，均为硬接线输入，三取二产生；汽包水位高、低超过定值；送风机、引风机均停；空气预热器均停；汽轮机跳闸；炉膛灭火（“炉膛灭火”是指当锅炉已投粉运行时，所有油、煤火焰检测器每层检测到火焰数小于1的一种危险情况，但停炉时，由于无锅炉投粉运行情况，所以不发出炉膛灭火信号。当所有油燃烧层及煤燃烧层同时不足3只火焰时，延时3s产生，发3s脉冲信号）。
3.2.3.油燃料跳闸控制逻辑
油燃料跳闸(OFT)逻辑检测油母管的各个参数，当有危及锅炉炉膛安全的因素存在时关闭主跳闸阀，切除所有正在运行的油燃烧器。
1）油燃料跳闸(OFT)的跳闸条件
(1)燃油压力低于定值；(2)所有油燃烧器关闭发脉冲信号；(3)MFT动作；(4)主跳闸阀未打开，即主跳闸阀开状态失去；(5)运行人员跳闸（运行人员关闭主跳闸阀指令）；(6)油燃料跳闸(OFT)的跳闸只有软件回路。
4.FSSS逻辑测试
4.1MFT跳闸逻辑。跳闸条件全部接入系统，使接入的若干条件分别满足。观察并记录报警、跳闸及显示信息。
4.2吹扫逻辑。吹扫条件应全部接入系统，使接入的若干条件逐一满足，待全部条件成立时，开始计时吹扫。观察、记录显示信息。
4.3连锁逻辑。MFT后连锁对象应正确动作。记录延时时间和顺序。
4.4炉膛压力、汽包水位信号冗余逻辑测试。
5.改造后实现的功能和总体评价：
炉膛安全监控系统通过预先制定安全连锁顺序来动作，FSSS对燃烧设备的大量参数和状态进行严密的和连续的监视，并按照预定的安全顺序对它们进行判断和各种逻辑运算，发出动作指令，自动动作有关设备或报警，提示运行人员通过手操去动作有关设备。在锅炉的启动、机组正常运行和停炉(包括紧急情况下发出紧急停炉指令或停某些设备)时，FSSS都在起作用，以此来防止在炉膛和尾部烟道及燃烧系统内形成危险的可燃混合物，从而达到确保机组安全运行，提高机组运行可靠性的目的。
参考文献
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[4]中华人民共和国电力行业标准DL/T612-2017《电力行业锅炉压力容器安全监督规程》
论文作者:卫建玲
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/12
标签：炉膛论文; 锅炉论文; 风量论文; 系统论文; 逻辑论文; 燃料论文; 设备论文; 《电力设备》2019年第13期论文;