关于燃气热水锅炉炉膛自动灭火保护装置的设计
网址：www.adore-japan.com 更新时间：2017-01-11 15:05 浏览次数：：110次
对燃气热水锅炉灭火保护来说，防止保护系统的拒动和误动有着同等的重要性。完善的燃气热水锅炉灭火保护系统是保证燃气热水锅炉安全正常运行的关键。
本文所述的燃气热水锅炉灭火炉膛自动保护装置采用PLC系统，通过计算机进行操作和组态，使用专用组态软件，现场火焰的状态信号(熄火和火焰品质)通过火焰传感器以模拟信号的形式传入，模拟量信号、开关量信号接入PLC系统的AI/DI模块，从DO模块发出信号到燃气热水锅炉DCS系统或直接到电气MCC盘柜。对于大机组燃气热水锅炉灭火炉膛自动保护装置是燃气热水锅炉FSSS保护的一部分，当灭火信号传入引起燃气热水锅炉MFT动作，发出信号到燃气热水锅炉DCS系统或直接到电气MCC盘柜，进行相应设备的保护;对于75吨以下的燃气热水锅炉可不必接入FSSS系统，直接应用。
第一节 设备
1.1.主要由可编程控制器、工业控制计算机、火焰传感器等组成等构成，所选设备误动作率、拒动率极低，保护投入率高。
该装置采用德国西门子公司出品的S7-200系列可编程控制器(PLC)为中心控制部件，去掉了原来容易产生干扰的单片机部分，使主机不含任何自制的印刷电路板，排除了电路板上易损元件的不可靠隐患，这样可以完全用PLC来处理现场送来的各种开关量及模拟量信号。装置的显示部分配有进口触摸屏，它可以与PLC直接进行连接，使灭火保护装置的各个参数得以显示。
炉膛压力开关共4台，送风机﹑引风机各两台，分布在炉体左右，送风机出口各安装3台压力开关，引风机入口各安装3台压力开关，两台冷却风机出口共装一台压力开关，压力开关共17台，参与控制。
1.2.火检传感器
由火检探头通过光纤采集到光信号，再由光电传感器转换成电信号，送到火检模块处理单元。火焰检测器是唯一判断有无火的仪表，通过检测燃气热水锅炉内火焰的辐射、强度和闪烁频率，综合计算证实有火、无火或弱火。
1.3. 软件
画面全面采用汉化动态显示，直观易懂，在菜单栏内可容易的设置一些参数，极为简单(如：灭火值、燃烧不稳值、延迟时间、吹扫、点火时间等);装置兼容性好，从软件到硬件升级能力也很强，容易实现功能扩展。具有炉膛火焰监视、燃烧不稳报警、灭火保护逻辑、首次跳闸记忆、打印首次跳闸原因及事故发生时间、炉膛清扫计时、保护全程投入(同时设有保护投退开关)、节点故障巡检、火焰探头巡检保护和自检功能。
第二节 功能
2.1﹑控制简图
图1-1
2.2﹑燃气热水锅炉灭火保护装置其主要逻辑包括：炉膛灭火、燃料中断、炉膛压力、送、引风中断、自动/吹扫功能、风量小于30%及手动MFT等。计算机系统还能完成报警功能、事故记忆、打印等功能。
第三节 控制说明
3.1.现场采集的模拟信号接入PLC系统的AI模块，包括:火检信号16个，火检探头安装在燃气热水锅炉炉膛四角，每个角从下到上各四个;炉膛压力传感器共4台，假设送风机﹑引风机各两台，分布在炉体左右，送风机出口各安装1台压力传感器，引风机入口各安装1台压力传感器，两台冷却风机出口共装1台压力传感器，压力传感器共9台，仅检测，不参与控制。
送风机﹑引风机﹑冷却风机﹑磨煤机﹑给粉机﹑排粉机运行/停止状态，是干接点信号，由各自MCC柜输出进PLC的DI模块;由PLC的DO模块输出 的运行/停止指令信号是干接点信号，到送风机﹑引风机﹑冷却风机﹑磨煤机﹑给粉机﹑排粉机各自MCC柜。
还可手动输入MFT信号，和自动产生的效果一样，以应付突发事件。
由燃烧程控系统来的油阀全关信号进PLC的DI模块。
3.2.炉膛火焰逻辑：
采用“四选三”逻辑，每层有三个灭火，则该层灭火，四层同时灭火则为全炉膛灭火，且有给粉机运行证实，输出MFT信号。火焰信号采用4-20mA模拟量输入，低于7mA判断为无火焰信号。在CRT画面上用棒柱模拟显示4-20mA火焰信号，即能判断火焰的有无，又能反映火焰的强弱。
当火焰明显变暗，此时操作人员可手动启动燃烧程控系统，开启油阀，进入油枪，进行助燃;当火焰明显变亮，此时操作人员手动停止燃烧程控系统，关闭油阀，退出油枪，不再助燃;
当火焰熄灭，即火检信号低于7mA ，此时PLC系统发出MFT信号，切断燃料和燃烧风，进行炉膛吹扫;MFT信号要传给汽机DCS控制系统，并由DCS关闭主汽门，进行减负荷.
3.3.燃气热水锅炉灭火保护逻辑：当MFT信号发出，切断燃料即在MCC柜侧顺序停止排粉机、给粉机、磨煤机，停止燃烧程控系统，关闭油阀，退出油枪;同时停止振动炉排;切燃烧风的控制是当送风机出口压力大于13.5kPa，延时5秒停送风机;当引风机入口压力大于-0.05kPa，延时10秒停送风机。
3.4.炉膛压力高、低越限逻辑：炉膛压力反映炉火燃烧情况，用压力开关检测炉膛负压信号。正负压越限均采用 “三取二”原则，正、负压越限时分别输出MFT信号。
3.5.炉膛吹扫逻辑功能： 灭火停炉后要吹去炉膛和烟道内积尘(可燃物)，以防止再次点火时引起爆燃。当MFT动作停炉后，必须经过5分钟的吹扫才使MFT复归，允许点火。其逻辑条件为：必须同时满足燃油、燃气速断阀关闭、所有排粉机停、任意一台送引风机运行、风量小于30%、无手动MFT信号、炉内无火、汽包液位正常、所有油角阀全关。若在整个吹扫过程中出现任一条不满足将会使吹扫中断，待条件满足后再重新吹扫，吹扫完毕后是MFT复归。
3.6.手动MFT逻辑：同时按下盘面上两个手动MFT按钮时输出MFT信号。此项功能用于当出现MFT动作条件后，将MFT手动切除(软手操)，使MFT信号不输出，以使操作人员在最短的时间内将燃气热水锅炉恢复正常。若无此功能，受吹扫逻辑的限制，MFT很难复归，致使点炉极为困难。
3.7.燃油速断阀逻辑：速断阀开的条件是必须同时满足油压高、油角阀关且没有阀关的条件存在;阀关闭的条件是当出现MFT信号或任一台送引风机跳闸 。
3.8.燃料中断逻辑： 当同时满足以下条件时，输出MFT信号。 a.所有给粉机全停。 b.燃油、燃气速断阀关闭。 c.四个油角阀必须先开过再全关。燃料中断逻辑还包括在煤、油混烧状态下，当出现所有给粉机中断时，若5秒内没有MFT输出信号，则输出MFT信号，以防止在此状态下出断粉后发生炉膛灭火，灭火保护未动作，油速断阀没有关闭，造成燃气热水锅炉爆燃事故的发生。
3.9.送引风中断逻辑：送风机或引风机全停时，输出MFT信号。
3.10.事故动作原因顺序记录功能和追忆功能：用于记忆最先引起MFT动作的逻辑条件。该装置可记录多次保护动作原因及动作参数曲线。这样，很早时的动作记录仍可保留在主机内。另外可将所有动作原因依动作先后顺序排序，便于分析处理。并附有先进的32路模拟量曲线追忆功能32路高速模拟量记录集插板，可以载入32路模拟量信号进行曲线记录。采样分析周期为100ms。及时将讯息送入工业控制计算机进行保存。
3.11.避免电气仪表连锁交叉引起混乱的措施说明：在燃气热水锅炉燃烧控制的逻辑中当MFT输出时，在连锁引风机、送风机、排风机、磨风机、给粉机等相关电气设备时，MFT只动作停排粉机，由排粉机通过电气联锁停相关设备，这样避免了引、送、排、磨、给粉机等电气连锁回路中既有电气联锁又有热工联锁造成的误动及无法分析故障原因的现象。
3.12.跨越保护逻辑功能：本装置具有跨越保护逻辑功能，开关量保护、火焰保护分投功能等。
3.13.冷却风机连锁启动的逻辑：当冷却风机出口压力低于200mmH20时，连锁启动另一台风机;当一台冷却风机出现故障不能连续运行时，或非正常停止时，连锁启动另一台风机。
3.14.报警显示：系统设置主燃料跳闸和油燃料跳闸的首出原因显示。下表中所列为拟送入光字牌报警和在计算机屏幕显示报警的信号，也作为事件顺序记录的信号。
本装置功能分配十分合理，即使工控机死机，仍能保证现场正常工作，不出事故。所涉及的大部分内容经过实践应用，误动作率、拒动率极低，保护投入率高，能达到中华人民共和国电力行业标准 DL435—91《火电厂煤粉燃气热水锅炉燃烧室防爆规程》。
该燃气热水锅炉安全保护装置的设备在投入运行后，火焰显示灵敏、准确;报警、保护功能完善;灵活的PLC编程软件和画面组态软件，使热控工程师能以最快的速度掌握其设计方法，并根据燃气热水锅炉实际运行情况进行修正。
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