淺談爐膛壓力正確動作控制措施

1、爐膛壓力正確動作控制措施分析向麗暉 （中電國華電力股份有限公司北京熱電分公司）摘要鍋爐爐膛壓力保護(hù)是防止?fàn)t膛滅火和爆炸易實(shí)現(xiàn)的最簡單的手段之一，通過從爐膛壓力取樣、動作可能因素及設(shè)備管理方面進(jìn)行分析，提出了改進(jìn)防范措施，進(jìn)一步提高了爐膛壓力動作的正確性。關(guān)鍵詞爐膛壓力 取樣 保護(hù) 措施abcacb跳閘回路（繼電器搭接）三取二三取二三取二abc壓力高動作2壓力高動作1壓力高動作3控制模件輸入模件跳閘回路通道一通道二通道三通訊方式指令輸出圖1：DCS三取二保護(hù)邏輯0 引言鍋爐爐膛壓力保護(hù)是防止?fàn)t膛滅火和爆炸易實(shí)現(xiàn)的最簡單的手段之一，爐膛壓力保護(hù)、控制在鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)中重要的監(jiān)控點(diǎn)。中電國華北京熱

2、電分公司安裝四臺哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)FG-410/9.8-YM1型，為高溫高壓鍋爐。每臺鍋爐設(shè)有八個取樣點(diǎn)，兩種測量方式，分別為爐膛壓力開關(guān)和壓力變送器，它們?yōu)殄仩t爐膛安全監(jiān)視提供監(jiān)視、保護(hù)手段。中電國華北京熱電分公司鍋爐爐膛壓力兩種測量方式，壓力變送器測量的數(shù)據(jù)提供給爐膛壓力調(diào)節(jié)回路參與調(diào)節(jié)，壓力開關(guān)進(jìn)入保護(hù)回路作為鍋爐保護(hù)對象。壓力變送器取樣為五個取樣點(diǎn)，三個壓力信號（PT17、18、19） 分別進(jìn)入DCS控制系統(tǒng)，另兩點(diǎn)壓力信號送入熱控盤作為DCS系統(tǒng)失靈后的后備監(jiān)視點(diǎn)。PT17和 PT18取平均值參與調(diào)節(jié)，使得爐膛壓力維持在-60-70Pa范圍內(nèi)， PT19與PT17、18構(gòu)成三取二保護(hù)作

3、為六送風(fēng)機(jī)跳閘保護(hù)。臺壓力開關(guān)其中三臺作為爐膛壓力高保護(hù)信號另外三臺作為爐膛壓力低保護(hù)信號。三個爐膛壓力高保護(hù)信號分別進(jìn)入同一機(jī)柜不同層的三塊輸入模件（針對輸入模件硬線為一取一信號），通過通訊方式進(jìn)入三塊控制模件實(shí)現(xiàn)邏輯三取二，達(dá)到動作值后輸出跳閘指令信號。指令信號通過硬接線將進(jìn)入到繼電器搭接的三取二跳閘回路，最終實(shí)現(xiàn)鍋爐跳閘（見圖1）。DCS 系統(tǒng)無論是從軟件還是硬件都實(shí)現(xiàn)了三取二的功能，但在布置取樣點(diǎn)時未能充分考慮三取二的功能，如高低壓力保護(hù)取在同一點(diǎn)。1爐膛壓力原設(shè)計方案BA外墻45o取樣吹掃管爐墻圖2：爐膛壓力原安裝方式C爐膛壓力取樣點(diǎn)安裝位置距離頂蓬約2m，爐前墻有兩點(diǎn)取樣點(diǎn)，為此煙

4、氣流動對爐膛壓力影響較大，特別是前墻兩個測點(diǎn)與側(cè)墻測點(diǎn)相比測量數(shù)據(jù)反應(yīng)速度慢，正常運(yùn)行時有30-40Pa的偏差，當(dāng)爐膛壓力出現(xiàn)擾動時該問題更加突出，偏差能夠達(dá)到500-600Pa。爐膛壓力測點(diǎn)在正常運(yùn)38mm行時波動較大，使得爐膛壓力控制品質(zhì)不符合行業(yè)要求。爐膛壓力取樣點(diǎn)安裝方式如圖2所示，在爐墻外部存在安裝假象， 取樣點(diǎn)與水冷壁成45O夾角，實(shí)際無形中取樣管形成135O夾角給爐膛壓力保護(hù)增加了緩沖，同時增加了取樣點(diǎn)清掃的難度。從A點(diǎn)取樣進(jìn)行清掃時C部位無法進(jìn)行清 掃，而且C部位與爐膛直接接觸，最容易 形成積灰和清掃死點(diǎn)。 爐膛壓力儀表與測點(diǎn)安裝方式不統(tǒng)一，有安裝在爐膛壓力取樣點(diǎn)上方，也有安裝

5、在取樣點(diǎn)下方。在取樣點(diǎn)下方安裝的測量儀表管路容易積灰，導(dǎo)致管路堵塞。2 爐膛壓力取樣方式變更 圖3：爐膛壓力測點(diǎn)布置圖爐 膛原測點(diǎn)2點(diǎn)新測點(diǎn)4點(diǎn)前墻原測點(diǎn)各1點(diǎn)，現(xiàn)取消原測點(diǎn)2點(diǎn)新測點(diǎn)4點(diǎn)中電國華北京熱電分公司四臺鍋爐原設(shè)計為大同貧煤，由于地理位置及環(huán)保問題日益突出。為此將含有高硫份的大同煤改為含硫份低的神華煤。由于神華煤灰份少、熱值高、揮發(fā)性高的特點(diǎn)，使得鍋爐爐膛內(nèi)結(jié)焦嚴(yán)重，降低了鍋爐熱效率，嚴(yán)重影響了鍋爐安全運(yùn)行。根據(jù)鍋爐結(jié)焦部位，準(zhǔn)備在高溫過熱器后增加四臺長吹，導(dǎo)致爐膛壓力取樣位置移位。根據(jù)火力電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規(guī)程及火力發(fā)電廠燃煤電站鍋爐的熱工檢測控制技術(shù)導(dǎo)則的要求，對影響爐膛壓力

6、測量的外界因數(shù)進(jìn)行消除，具體安裝部位如圖3。變更后的取樣位置基本上在原位置平移2m，減少了吹灰器對測量的影響。前墻兩個測點(diǎn)移位到側(cè)墻，兩側(cè)爐墻各有四個取樣點(diǎn)，保證每個保護(hù)都對應(yīng)一個取樣點(diǎn)。每個保護(hù)點(diǎn)帶一個變送器，當(dāng)爐膛壓力取樣發(fā)生堵塞時，通過壓力顯示值可以判斷出來。由于原測點(diǎn)安裝方式，給壓力測量帶來緩沖，形成測量滯后，這在保護(hù)系統(tǒng)中所不允許的，為此將取樣方式按照行業(yè)設(shè)計規(guī)范按照圖4進(jìn)行施工。取樣吹掃管與水冷壁夾角為30O，取樣圖4：爐膛壓力現(xiàn)安裝方式A外墻30o取樣吹掃管爐墻C60mmBD管口與水冷壁齊平，保證吹掃時爐膛壓力取樣的暢通，取樣管直徑由38mm增加到60mm，延長堵管時間。取樣引出

7、表管在D處增加緩沖罐，緩是沖罐直徑108mm高度100mm。緩沖罐作用消除爐膛內(nèi)微小波動引起過調(diào)現(xiàn)象，即消除變送器的干擾信號。為保證爐膛壓力保護(hù)響應(yīng)的快速性，選用爐膛壓力壓力開關(guān)作為保護(hù)信號，在取樣點(diǎn)處不加緩沖罐即B取樣點(diǎn)。3變更后存在問題及解決方案 在取樣變更后解決了爐膛壓力三點(diǎn)偏差大的問題，三點(diǎn)數(shù)值基本相同最大偏差10Pa,爐膛壓力數(shù)值比較平緩，使得爐膛壓力自動調(diào)節(jié)消除內(nèi)擾，提高調(diào)節(jié)質(zhì)量。但爐膛壓力位置發(fā)生變動后，壓力取樣罐堵塞頻率較高每三天清理一次取樣，浪費(fèi)了大量的人力、物理，同時增加了安全隱患。針對這種現(xiàn)象，分析導(dǎo)致堵塞速度加快的原因有以下幾點(diǎn)并采取了響應(yīng)對策：3.1樣管角度偏大：原設(shè)

8、計取樣管與水冷壁傾斜角度為45O，灰在管路中沉積，自流量很少。在設(shè)計規(guī)范中要求取樣管與爐墻夾角在30 O45 O之間，提高傾斜度加大灰的自流量，降低灰的沉積量，最終角度設(shè)為30 O。3.2取樣管過細(xì)：原設(shè)計取樣管為38mm的鋼管，管徑小無形中縮短了堵塞周期。為此將管徑增加到60mm，延長堵塞周期，降低堵塞頻率。3.3取樣管安裝工藝不合格：在進(jìn)行取樣管安裝時要求水冷壁與管平齊不能出現(xiàn)凸角，否則在凸角處將產(chǎn)生積灰，施工過程要嚴(yán)格把握施工工藝，控制安裝質(zhì)量。3.4環(huán)境影響：由于進(jìn)入取樣管的灰為濕灰，夏季溫度較高灰不容易粘掛在管壁上，冬季由于溫度低高溫濕灰遇冷容易凝結(jié)在管壁上，所以出現(xiàn)冬季堵塞周期比夏

9、季的短，所以增加保溫設(shè)備，提高取樣管溫度，降低冷凝速度。3.5吹灰器影響：當(dāng)爐膛進(jìn)行吹灰時，爐膛壓力出現(xiàn)反正，影響最大的是取樣點(diǎn)下方的短吹，根據(jù)鍋爐結(jié)焦情況，制定出合理有效的吹灰周期及吹灰時長，盡量減少吹灰器對取樣的作用。3.6測量元件布置：由于爐膛壓力取樣堵塞后，壓力開關(guān)是無法反映出取樣堵塞現(xiàn)象，在元件布置時充分考慮每個取樣點(diǎn)都有一個顯示值，這樣就能提前預(yù)知堵塞問題。通過采取了以上措施降低了爐膛取樣堵塞的周期，保證了爐膛壓力原始測量點(diǎn)工作的正確，這是爐膛壓力保護(hù)正確應(yīng)具備基本條件之一。4影響爐膛壓力保護(hù)正確動作的其它要素以上主要說明了爐膛壓力取樣的安裝方式上的不合理導(dǎo)致取樣堵塞所引起保護(hù)誤動

10、、拒動的幾點(diǎn)原因。但影響爐膛壓力保護(hù)非正常工作還有其它因數(shù)，這里主要說明的是測量本身的問題。4.1測量設(shè)備問題：由于壓力開關(guān)具有響應(yīng)速度快的原因，因此大多數(shù)爐膛壓力保護(hù)系統(tǒng)所采用的測量元件為壓力開關(guān)。但壓力開關(guān)檢定后受溫度、振動等環(huán)境因數(shù)的影響可能會發(fā)生壓力開關(guān)漂移的問題，在設(shè)備選型時要注意壓力開關(guān)的穩(wěn)定性能。對于爐膛壓力保護(hù)系統(tǒng)測量設(shè)備要和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的測量設(shè)備分離，不能共用一個信號源，否則相當(dāng)給爐膛壓力保護(hù)加了一個時間延時。4.2電纜敷設(shè)問題：按照設(shè)計的要求弱電電纜要與強(qiáng)電電纜分開敷設(shè)，但由于電廠的特殊環(huán)境強(qiáng)電與弱電電纜不可能完全分離。這就對弱電信號電纜敷設(shè)提出較高要求，電纜要求帶屏蔽功能，在

11、保護(hù)回路中只能有一點(diǎn)屏蔽接地，出現(xiàn)斷點(diǎn)時屏蔽也要連接，防止干擾信號進(jìn)入保護(hù)回路中。4.3真實(shí)三取二：隨技術(shù)發(fā)展為保證設(shè)備的可靠性，在保護(hù)系統(tǒng)中設(shè)計三取二的功能，提高了保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。但在保護(hù)系統(tǒng)中會形成虛假的三取二信號，如只在邏輯上實(shí)現(xiàn)、儀表實(shí)現(xiàn)等等。要實(shí)現(xiàn)真正的三取二保護(hù)，必須從取樣點(diǎn)開始實(shí)現(xiàn)，即取樣測量輸入卡件邏輯跳閘指令，整個回路中都實(shí)現(xiàn)三取二的要求。4.4測點(diǎn)布置：爐膛壓力測量要均勻分布在爐墻兩側(cè)，對于同樣的保護(hù)信號如壓力高信號不能全部分布在同側(cè)爐墻，應(yīng)分布在爐墻兩側(cè)，保證測量的正確性。在爐膛壓力取樣點(diǎn)部位要安裝爐膛壓力顯示值，利于在鍋爐運(yùn)行中能夠通過爐膛壓力變動，了解鍋爐燃燒。4.

12、5自動切除條件：爐膛壓力作為防止鍋爐爐膛爆炸的重要監(jiān)控數(shù)據(jù)，爐膛壓力的控制在有效的范圍內(nèi)是極為重要。但當(dāng)由于測量系統(tǒng)發(fā)生問題或由于爐膛內(nèi)部擾動（如掉焦）導(dǎo)致測量值與設(shè)定偏差較大時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)將根據(jù)錯誤的指令造成吸風(fēng)機(jī)檔板誤調(diào)而發(fā)生鍋爐滅火事件，為此在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中要增加自動切除條件，屏蔽錯誤信號使調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠正常工作。測量偏差與測量、設(shè)定值的偏差設(shè)定要根據(jù)鍋爐爐膛壓力控制鍋爐允許范圍內(nèi)確定，使得調(diào)節(jié)系統(tǒng)在常規(guī)的工況下運(yùn)行 。4.6定值設(shè)計：爐膛壓力的定值設(shè)定關(guān)系到鍋爐保護(hù)是否有效、可靠的重要因數(shù)。否則爐膛壓力保護(hù)定值過低，壓力動作過于頻繁；定值過高未起到保護(hù)應(yīng)有的作用。為此，制定出合理的壓力保護(hù)定值

13、需要與生產(chǎn)廠家洽商確定。5增強(qiáng)設(shè)備管理，提高保護(hù)的可靠性雖然通過采取硬件防范措施提高爐膛壓力保護(hù)正確的可靠性，設(shè)備維護(hù)管理對于保護(hù)正確動作的可靠性也是同等重要。良好的設(shè)備管理同樣能夠避免保護(hù)系統(tǒng)的誤動、拒動。5.1設(shè)備管理：由于爐膛壓力為微壓，要根據(jù)測量設(shè)備的特性，制定出合理的檢驗(yàn)周期，提前發(fā)現(xiàn)儀表特性的變化，保證測量設(shè)備的可靠性。5.2取樣管理：在爐膛壓力取樣管理上首先要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，保證安裝質(zhì)量，避免取樣的安裝問題。對于取樣的吹掃要在日常維護(hù)中定期開展，吹掃周期根據(jù)取樣管路積灰情況確定。5.3調(diào)節(jié)管理：定期開展?fàn)t膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的擾動試驗(yàn)，保證壓力調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性、快速性，使?fàn)t膛壓力控制在正常范圍內(nèi)，避免調(diào)節(jié)異常所引起系統(tǒng)異常。5.4投退管理：保護(hù)投退嚴(yán)格執(zhí)行保護(hù)投退管