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1、锅炉燃烧管理系统控制策略的改进发表时间:2002-6-7作者：杨军统摘要：0 引言燃烧器管理系统（burner management system，缩写为BMS）是现代大型火电机组必须具 备的监控系统之一，其主要功能是实现炉膛安全监控。它能在锅炉正常运行和启停等各 种方式下，连续监视燃烧系统的大量参数和设备状态，进行逻辑判断和运算，必要时发 出动作指令，使相关设备按既定的、合理的程序动作，以保证锅炉燃烧系统的安全。淮南洛河电厂3号、4号机组为2台30万kW机组，采用了上海锅炉厂引进美国燃烧 工程公司（CE ）技术生产的亚临界压力、一次中间再热强制循环汽包炉。配用带钢球磨的 中间仓储式制粉系统，
2、锅炉采用单炉膛四角切向燃烧方式。锅炉采用三级点火方式，由电火花点燃轻油，轻油点燃重油，最后由重油点燃煤粉， 当锅炉负荷不低于40%MCR（最大连续出力）时，燃烧系统可以稳定运行。炉膛设计压力 为-524Pa+524Pa；炉膛瞬间承受最大压力为-8 728Pa+8 728Pa；炉膛正常运行负压为 -373Pa。机组采用了 WDPF型分散控制系统（DCS），由美国西屋公司提供硬件和系统软件，上 海新华电站控制工程有限公司总承包。作为 DCS 基本功能之一的 BMS 由上海新华电站控制工程有限公司负责设计和外围设 备供货。该系统共配置了 3对DPU（分布处理单元）、4个出口隔离继电器柜、1个硬操盘、
3、 1个操作员站，工程师站则与DCS其他功能组共用，外围设备包括：共用电源柜1个， 火检放大器柜 1 个。1 BMS 基本功能11 锅炉主燃料跳闸功能当下列任一条件满足时，锅炉主燃料跳闸（MFT）动作：2台送风机均停；失去再热器保 护；锅炉风量30%；炉膛压力高（三取二：三值中取二值平均方法）；炉膛压力低（三取二）； 汽包水位高（三取二，延时5 s）；汽包水位低（三取二，延时5s）；紧急手动跳闸（双按扭）； 全炉膛火焰失去；全炉膛燃料失去；失去水冷壁水循环3台炉循泵均跳闸，延时5s）；失 去火检探头冷却风（三取二）；汽机跳闸；发电机跳闸； 2台引风机均停。12 点火前炉膛吹扫（炉前吹扫）功能 当
4、下列条件全部满足时，发出炉膛吹扫指令：重油跳闸阀关闭；没有锅炉跳闸指令； 轻油跳闸阀关闭，所有轻油阀关闭；所有给粉机均停；所有排粉机均停；所有点火器没 有火焰；炉膛没有火焰； 2台空预器运行； 2台电除尘器均停；汽包水位正常，所有重油 油角阀关闭；任意一侧引、送风机运行，入炉风量30%，二次风箱与炉膛差压正常；所 有辅助风门处于调节位；吹扫按扭启动。13 MFT 后炉膛吹扫（炉后吹扫）功能吹扫条件与炉前吹扫相同。14 其他功能燃油管路泄漏检测；二次风门挡板控制；油层启动监控、煤层启动监控、各油角自动 顺控启停；各油燃烧器和各煤燃烧器火焰监测、全炉膛火焰监测；制粉系统启停、给粉 机启停及对应的一
5、次风门的控制；主要辅机故障快速减负荷（RB）及自动投油、火检探头 冷却风系统的控制；燃料油跳闸（OFT）；炉循泵的控制、MFT硬逻辑跳闸等。2 BMS 控制策略的改进21 MFT 硬逻辑跳闸功能存在问题：原设计将MFT硬逻辑设计为MFT软逻辑的扩展继电器出口。分析与改进：只有当软逻辑动作以后硬逻辑才有效，一旦 DCS 死机或下网等故障发生 时，运行人员无法通过MFT对运行锅炉进行保护。改进后，MFT硬逻辑从手动按钮引 2 副接点到硬逻辑柜与软逻辑柜并行，作为锅炉保护的最后手段。它的工作电源采用直流 电源。2. 2炉膛压力高MFT联动引、送风机 存在问题：原设计当炉膛压力高（三取二）引发 MFT
6、 动作时，立刻通过辅机顺控系统 （SCS）去跳引风机A、B和送风机A、Bo分析与改进：由于 MFT 动作后引、送风机应在运行状态，并满足入炉风量大于 30 总风量，以维持炉膛5 min的炉后吹扫，为此取消了原设计在MFT工况下联动引、送风 机跳闸的功能。2. 3 排粉机开启条件 存在问题：原设计排粉机启动条件为对应4只排粉机出口风门（即一次风门）都打开时才 允许启动排粉机。分析与改进：这与实际运行规程不符，改为只要有任意2只出口风门打开就可启动排 粉机。2. 4 火检扫描冷却风机的调试 存在问题：原设计在火检扫描冷却风机出口空气母管上设计了空气取样管，且并接了3个压力开关读取三取二风压信号。当
7、出现风压低信号时，要求在30s内自启动备用风机， 建立合适的风压。由于从美国整套进口的冷却风机及控制箱带有自成体系的联动控制， 造成了风机设备同时接收2套控制信号的现象。分析与改进：考虑到运行人员的操作习惯，改为风机控制箱切换开关打在“遥控位”时 取空气母管上的控制信号，保留远方手动启停、自动启停功能；而切换开关打在“就地位” 时风机接收自身控制箱的控制信号，具有就地手动启停、自动启停功能。经过调试，效 果很理想。2. 5 点火位的确定存在问题：原设计按照锅炉厂提供的二次风门控制表的要求，当点燃某油层第1 只油 枪（通常是AA层）信号发出时，将自动置该油层辅助风门为,点火位”，即全关位，利用漏
8、 风作为点火风。当该油层点到第3只油枪并获成功时，该层辅助风门自动置“燃烧位”，即 自动全开并立即释放强制全开信号。分析与改进：在实际投运中，当 AA 层油层点到第 2 只油枪时，点火风已明显不足， 炉膛内浓烟滚滚，火检探头被遮，锅炉自动熄火，导致点火失败。针对此种情况,AA层 油层启动过程中，给最初的 3 只油枪的辅助风门以不同“点火位”，使其顺序开度分别为 0%, 20%, 40%，这样改进后，点火较为顺利。2. 6 投煤条件存在问题：原设计投煤粉时，要求满足如下条件：30%三入炉风量 40%，且燃烧器 喷嘴在水平位置；二次风温3177C；汽包压力3 4. 4MPa；无MFT信号；火检冷
9、却风压力正常；对应的油层已投运。实际运行投第2层煤粉时，入炉风量已超过40%，依上述条件，就无法继续投煤粉运 行。分析与改进：为顺利地继续投煤粉燃烧而又不受风量40%的限制，将上述投运煤粉允 许条件的与项相应改为：30%风量40%,且喷嘴在水平位或任一层给粉机确已投运； 相应的油层或煤已投运。另外，当锅炉负荷达到60以上时，投煤不再受以上条件制约， 切投自便。经过改进后，情况良好。27 MFT 炉膛负压的取样存在问题：许多新建机组的炉膛负压信号取样均按三取二设计，测点安装为一侧1 个， 另一侧 2 个。分析与改进：根据三取二原则，如果炉膛负压分布不均匀局部超限，则可能出现整个 炉膛负压不超限的
10、假像；如果 2 个取样管侧的负压超限而另一侧不超限，又会出现炉膛 负压超限的假信号，导致MFT，炉膛灭火。为避免上述情况，应在设计及安装中改取均 压值，且报警与保护不共用一个取样点，具体改进方式如图 1 所示。经过改进后，杜绝 了因炉膛负压假信号发生MFT误动的现象。2. 8 再热器保护失去 MFT存在问题：原设计为汽机跳闸（任一主汽门关闭）后，高压旁路阀60s内开 度应达到90%以上，否则，发出再热器保护失去报警，同时，MFT动作，锅炉 熄火。与此对应的组态设计为：在高压旁路投入的情况下，汽机跳闸后高压旁路 阀快开到 90%开度：在高压旁路未投入的情况下，汽机跳闸时，由于旁路没 有自动投入的
11、功能，必须人工开启高压旁路阀，如果操作时间超过60s，就会 引起MFT动作。分析与建议：再热器保护失去MFT目的是，当汽机由高负荷突然跳闸时， 保护再热器不超压，尽可能地减少安全门动作的次数，为再次启动提供方便。从原设计可以看出，只要汽机跳闸，无论再热器超不超压，高压旁路阀必 须五条件打开，否则，就发出再热器保护失去MFT，导致锅炉熄火，显然这是 不合理的。为此，建议对再热器保护失去MFT做以下修改：当汽机跳闸后，立 即取再热器压力（三取二）与设定压力比较，如再热器超压，则在60s内快开高 压旁路阀至90%以上开度。对于高压旁路未投运情况下，汽机跳闸时需人工 开启高压旁路阀的问题，也应加以改进。H-2002-10
