鍋爐 FSSS功能邏輯圖

1、鍋爐 FSSS功能邏輯圖1 引言爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（Furnace Safeguard Supervisory System，簡(jiǎn)稱FSSS），也稱燃燒器管理系統(tǒng)（Burner Management System，簡(jiǎn)稱BMS），是現(xiàn)代大型火力發(fā)電機(jī)組鍋爐必須具備的一種監(jiān)控系統(tǒng)。它能在鍋爐正常工作和啟動(dòng)等各種運(yùn)行方式下，連續(xù)密切地監(jiān)視燃燒系統(tǒng)的大量參數(shù)與狀態(tài)，不斷進(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算，通過(guò)各種聯(lián)鎖裝置使燃燒設(shè)備嚴(yán)格按照既定的合理程序完成必要的操作，防止爆炸性的燃料和空氣混合物在鍋爐的任何部分積聚，以保證操作人員和鍋爐燃燒系統(tǒng)的安全。設(shè)計(jì)FSSS，應(yīng)保證其組成和功能的完整性、邏輯的合理性。2 FSSS的

2、設(shè)計(jì)組成FSSS的設(shè)計(jì)組成如圖1所示。圖1 FSSS設(shè)計(jì)組成框圖1）主控柜：包括邏輯控制主機(jī)、附件及電源系統(tǒng)。工作時(shí)，監(jiān)視FSSS各設(shè)備參數(shù)與狀態(tài)，進(jìn)行邏輯判斷，發(fā)出運(yùn)作指令。2）火檢柜：安裝火焰檢測(cè)器信號(hào)放大處理部分元件。3）就地點(diǎn)火控制柜：是實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐點(diǎn)火設(shè)備進(jìn)行順序動(dòng)作的邏輯控制部分。通過(guò)遠(yuǎn)程/就地操作方式的切換，可實(shí)現(xiàn)控制點(diǎn)火設(shè)備的自動(dòng)點(diǎn)火，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)火設(shè)備的單步操作。它主要控制的就地點(diǎn)火設(shè)備包括高能點(diǎn)火裝置、組合燃燒裝置及油角快速關(guān)斷閥等。4）冷卻風(fēng)機(jī)控制柜：安裝一用一備冷卻風(fēng)機(jī)的電氣控制元件，火檢冷卻風(fēng)機(jī)的控制由其完成。5）爐膛壓力開關(guān)柜：安裝爐膛壓力開關(guān)，向主控柜發(fā)出壓力高低報(bào)

3、警信號(hào)。6）CRT終端顯示系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)、CRT觸摸屏、通訊接口和電纜。 3 FSSS的基本功能FSSS的基本功能如圖2所示。圖2 FSSS基本功能圖其基本功能分燃燒器控制系統(tǒng)和燃料安全系統(tǒng)兩大部分，前者包括鍋爐點(diǎn)火、油層投入和風(fēng)粉系統(tǒng)設(shè)備啟停；后者包括爐膛吹掃、爐膛火焰檢測(cè)及主燃料跳閘。各子功能說(shuō)明如下：3.1 鍋爐點(diǎn)火目前中大容量鍋爐點(diǎn)火方式大致有以下三種，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)各燃燒器特點(diǎn)采取不同控制方案。1）采用高能點(diǎn)火裝置直接點(diǎn)燃輕油燃燒器，以輕油作為低負(fù)荷時(shí)的助燃燃料。每一只輕油燃燒器配置一只高能點(diǎn)火裝置，煤粉燃燒器依靠輕油燃燒著火。2）將具有高能點(diǎn)火裝置的輕油點(diǎn)火器設(shè)置在每一只重油燃燒器和煤

4、粉燃燒器的側(cè)面，輕油點(diǎn)火器由高能點(diǎn)火裝置來(lái)點(diǎn)燃，其火焰以一定角度與主燃燒器噴射軸線相交，以保證可靠地點(diǎn)燃主燃料（重油、煤粉）。3）采用高能點(diǎn)火裝置點(diǎn)燃輕油點(diǎn)火器，再由輕油點(diǎn)火器點(diǎn)燃其相應(yīng)的重油燃燒器，重油燃燒器點(diǎn)燃相鄰的燃燒器中煤粉，即煤粉著火能量是由重油燃燒器提供。3.2 油層投入油層投入即油燃燒器的控制是燃燒控制系統(tǒng)中的基本功能，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證油燃燒器具有以下幾個(gè)功能：1）鍋爐啟動(dòng)到機(jī)組帶20%30%額定負(fù)荷的全過(guò)程提供必要的燃料。2）在鍋爐主要輔機(jī)發(fā)生故障、機(jī)組減負(fù)荷運(yùn)行、機(jī)組發(fā)生甩負(fù)荷停機(jī)不停爐、電網(wǎng)故障、主開關(guān)跳閘及機(jī)組帶廠用電運(yùn)行時(shí)，油燃燒器起穩(wěn)定燃燒、維持低負(fù)荷運(yùn)行作用。3）點(diǎn)燃煤

5、粉燃燒器。煤粉著火需要一定的能量，投用一定數(shù)量的油燃燒器，使鍋爐達(dá)到20%額定負(fù)荷以上，可以保證煤粉穩(wěn)定著火燃燒。3.3 風(fēng)粉系統(tǒng)設(shè)備啟停3.3.1 磨煤機(jī)和給煤機(jī)的啟動(dòng)由于磨煤機(jī)和給煤機(jī)是為煤粉燃燒器提供燃料的，設(shè)計(jì)時(shí)聯(lián)鎖說(shuō)明如下：1）如果磨煤機(jī)尚未啟動(dòng)，將不允許給煤機(jī)啟動(dòng)。2）中速磨煤機(jī)裝有石子煤斗，磨煤機(jī)排出的煤矸石、鐵塊等均落入石子煤斗。因此磨煤機(jī)啟動(dòng)前必須將石子煤斗的進(jìn)口門開啟。3）通過(guò)“磨煤機(jī)點(diǎn)火能量充分”條件來(lái)聯(lián)鎖磨煤機(jī)的啟動(dòng)，是指爐內(nèi)熱負(fù)荷達(dá)到一定值，保證煤的充分干燥和煤粉著火，設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)設(shè)置汽包壓力大于規(guī)定值、空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙溫達(dá)到一定值或空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)溫度達(dá)到一定值。4

6、）為使進(jìn)入爐膛的煤粉可靠著火，給煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)必須保證點(diǎn)火油槍處在運(yùn)行之中。若已有一臺(tái)以上給煤機(jī)在運(yùn)行，說(shuō)明爐內(nèi)已有煤粉燃燒器投運(yùn)。5）為防止?fàn)t膛壓力波動(dòng)過(guò)大，在任意一臺(tái)給煤機(jī)正處于啟動(dòng)過(guò)程時(shí)（即煤粉燃燒器正在點(diǎn)火），不允許其他給煤機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。3.3.2 煤粉燃燒器自動(dòng)點(diǎn)/熄火控制燃燒器點(diǎn)/熄火控制系統(tǒng)是一個(gè)邏輯順序控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證以下功能：1）鍋爐、燃燒器、燃料系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的狀態(tài)正常是點(diǎn)火允許的條件，缺一不可。2）點(diǎn)火前后爐膛吹掃，以排除爐膛和煙道內(nèi)容易引起爆燃的物質(zhì)。3）在爐膛吹掃時(shí)啟動(dòng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)，并使吹掃風(fēng)由所有二次風(fēng)口噴入爐膛，以減少爐膛內(nèi)的氣流“死

7、區(qū)”。4）點(diǎn)火過(guò)程中異常情況作出正確處理。3.3.3 風(fēng)門擋板控制爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)燃燒器投入或切除狀態(tài)，自動(dòng)開啟或關(guān)閉各風(fēng)門擋板，并可根據(jù)燃料量進(jìn)行比例控制、差壓控制，以獲得鍋爐最佳的燃燒工況，設(shè)計(jì)應(yīng)按以下說(shuō)明進(jìn)行：1）二次風(fēng)擋板由爐膛一次風(fēng)箱的差壓進(jìn)行控制的，差壓的設(shè)定值隨鍋爐負(fù)荷大小而改變。2）如果二次風(fēng)口內(nèi)有點(diǎn)火油槍，則按以下原則進(jìn)行控制：A.當(dāng)油槍投運(yùn)時(shí)，該層的二次風(fēng)擋板開度按油壓大小進(jìn)行比例控制。B.當(dāng)油槍停運(yùn)時(shí)，仍為差壓控制。C.當(dāng)煤粉燃燒器設(shè)備設(shè)置有燃料風(fēng)時(shí)，燃料風(fēng)門擋板開度按給粉機(jī)轉(zhuǎn)速或給煤機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比例控制。D.對(duì)于三次風(fēng)擋板，一般采用手動(dòng)控制。3.4 爐膛吹掃對(duì)爐膛進(jìn)行

8、吹掃以清除所有積存在爐膛內(nèi)的可燃?xì)夂涂扇嘉?，防止?fàn)t膛爆燃，爐膛吹掃設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)滿足的邏輯如圖3所示。圖3 爐膛吹掃邏輯圖爐膛吹掃條件為：1）所有燃料全部切斷，即所有油噴嘴閥、暖爐油層跳閘閥關(guān)閉，所有磨煤機(jī)、給煤機(jī)和一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)。2）所有燃燒器風(fēng)門應(yīng)處于吹掃位置，即所有一次風(fēng)擋板、二次風(fēng)門關(guān)閉，所有二次風(fēng)（輔助風(fēng)）擋板在調(diào)節(jié)位置。3）至少有一臺(tái)引風(fēng)機(jī)和一臺(tái)送風(fēng)機(jī)在運(yùn)行，且風(fēng)量大于25%額定負(fù)荷風(fēng)量。4）無(wú)鍋爐跳閘指令。5）回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器均投入運(yùn)行。6）所有層3/4檢測(cè)器無(wú)火焰。7）鍋爐汽包水位正常。8）所有系統(tǒng)電源正常。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有以下功能：當(dāng)爐膛吹掃條件滿足時(shí)，控制盤上“吹掃準(zhǔn)備好”和“可按吹

9、掃啟動(dòng)”燈亮。運(yùn)行人員按下“吹掃啟動(dòng)” 按鈕，“正在吹掃”燈亮，而“可按吹掃啟動(dòng)”燈滅，吹掃完成信號(hào)送出。復(fù)置MFT記憶，MFT燈滅，吹掃順序結(jié)束。3.5 爐膛火焰檢測(cè)爐膛火焰檢測(cè)是FSSS的基本功能，對(duì)于爐膛滅火保護(hù)來(lái)說(shuō)爐膛火焰檢測(cè)至關(guān)重要，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意“有火”“無(wú)火”及“全爐膛滅火”的邏輯判斷及火焰顯示。1）“層”火焰信號(hào)的檢測(cè)對(duì)于四角切圓燃燒的煤粉爐，判斷如下：A.同一層有2個(gè)探頭發(fā)出“有火焰”信號(hào)時(shí)，認(rèn)為本層有火焰。B.同一層有3個(gè)探頭發(fā)出“無(wú)火焰”信號(hào)時(shí)，認(rèn)為本層無(wú)火焰。2）全爐膛滅火檢測(cè)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意全爐膛滅火檢測(cè)采用投票方式進(jìn)行，判斷不僅依賴于煤粉層火焰的工況，還依賴于油層火焰的工

10、況，只有在煤粉層同時(shí)投滅火票時(shí)，才證實(shí)全爐膛滅火。3）火焰顯示設(shè)計(jì)時(shí)監(jiān)視界面應(yīng)有開關(guān)量和模擬量（棒狀）火焰顯示爐膛火焰，一系列指示燈和棒狀圖形清晰地顯示爐膛和各層燃燒器火焰的“有”和“無(wú)”，幫助運(yùn)行人員判斷燃燒情況，以決定下一步的操作。3.6 主燃料跳閘（MFT）對(duì)于MFT的設(shè)計(jì)，應(yīng)具有以下功能：當(dāng)有MFT條件之一成立，F(xiàn)SSS能迅速切斷所有燃料，并將危機(jī)報(bào)警信號(hào)發(fā)至各個(gè)系統(tǒng)；同時(shí)顯示出跳閘的第一原因，并將主燃料跳閘（MFT）狀態(tài)維持到鍋爐的下次啟動(dòng)。3.6.1 主燃料跳閘主燃料跳閘設(shè)計(jì)時(shí)邏輯須滿足的條件，如圖4所示。圖4 主燃料跳閘邏輯圖MFT動(dòng)作時(shí)，不應(yīng)聯(lián)鎖風(fēng)機(jī)跳閘，以保持足夠風(fēng)量便于進(jìn)行

11、MFT跳閘后的吹掃工作。3.6.2 MFT首出記憶設(shè)計(jì)MFT首出記憶邏輯，如圖5所示。圖5 MFT首出記憶邏輯圖以上邏輯可保證記憶第一動(dòng)作信號(hào)，后續(xù)信號(hào)不被記憶、也不顯示。爐膛吹掃完成后，MFT記憶元件狀態(tài)為“0”輸出，MFT燈滅，鍋爐處于運(yùn)行狀態(tài)中。當(dāng)鍋爐聯(lián)鎖跳閘、爐膛壓力高、爐膛壓力低、全爐膛滅火或運(yùn)行人員手動(dòng)危機(jī)跳閘時(shí)，其中任一信號(hào)首先出現(xiàn)，則MFT記憶元件翻轉(zhuǎn)輸出“1”，跳閘原因指示燈亮。點(diǎn)亮的第一動(dòng)作原因指示燈在下次啟動(dòng)吹掃指令發(fā)出時(shí)熄滅，即MFT狀態(tài)維持到下次清掃完成時(shí)為止。4 結(jié)束語(yǔ)大容量鍋爐需要控制的燃燒設(shè)備數(shù)量較多，有點(diǎn)火裝置、油燃燒器、煤粉燃燒器、輔助風(fēng)擋板、燃料風(fēng)擋板等，不僅類型復(fù)雜，操作過(guò)程也復(fù)雜。對(duì)一般不能伸進(jìn)和退出的點(diǎn)火裝置以及燃燒器的火焰監(jiān)視器裝置等要有冷卻措施，為此還設(shè)置了冷卻風(fēng)機(jī)?；鹧姹O(jiān)視器是判斷燃燒器點(diǎn)火、熄火成功與否，及對(duì)火焰進(jìn)行監(jiān)視的重要裝置。由此可見，即使投入或切除一組燃燒器，也需要有相當(dāng)多的操作步驟和監(jiān)視判斷項(xiàng)目，在鍋爐啟動(dòng)或發(fā)生事故工況下燃燒器的操作更加繁雜，所以大容