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1、前言
    廣州鋼鐵股份有限公司（簡稱廣鋼）熱電廠32MW發(fā)電機(jī)組投產(chǎn)多年，在以往運(yùn)行過程中，由于142t/h鍋爐燃燒管理系統(tǒng)(BMS)聯(lián)鎖保護(hù)動作或其它故障原因?qū)е洛仩t故障跳閘的次數(shù)較多、恢復(fù)生產(chǎn)所需的時間也較長，造成公司對電力需求的制約，影響公司的日常生產(chǎn)經(jīng)營。因此，分析鍋爐BMS聯(lián)鎖保護(hù)動作的原因和采取有效措施減少鍋爐的跳閘次數(shù)，對提高鍋爐安全、高效運(yùn)行是很有必要的。
2、142t/h鍋爐的簡介和存在問題
    廣鋼熱電廠二期電站142 t/h鍋爐系A(chǔ)BB進(jìn)口高溫高壓自然循環(huán)鍋爐。鍋爐上配有4個切向旋流式煤粉燃燒器和2個高爐煤氣燃燒器，分布在前墻A、B(煤粉燃燒器)、C（高爐煤氣燃燒器）三層，在這6個燃燒器心配有6支輕油槍，輕油槍由液化石油氣點(diǎn)火。鍋爐最大連續(xù)出力為142 t/h，蒸汽壓力10MPa，蒸汽溫度528℃。
    鍋爐燃燒管理系統(tǒng)BMS( Burner ManagementSystem)采用的是澳洲BABCOCK 9000系列鍋爐安全燃燒監(jiān)控系統(tǒng)，它是由TTL與非門電路卡件組合而成的。它的主要功能是監(jiān)視和控制鍋爐啟動、停止和運(yùn)行的任何階段所產(chǎn)生的一系列參數(shù)，并能對異常I況作出快速反應(yīng)。在鍋爐正常運(yùn)行和啟停等多種工況下，它能連續(xù)密切地監(jiān)視燃燒系統(tǒng)的參數(shù)和狀態(tài)，不斷地進(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算，必要時發(fā)出動作指令，通過種種聯(lián)鎖裝置，使燃燒器中的有關(guān)設(shè)備嚴(yán)格按照規(guī)定的合理程序完成必要的操作或處理未遂事故，以保證鍋爐安全。但該系統(tǒng)存在如下缺陷：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理，容易引起故障；系統(tǒng)回路劃分不清晰，容易造成故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，同時故障分析難度大；系統(tǒng)陳舊兼容性不強(qiáng)，不利于系統(tǒng)更新與維護(hù)，備品配件價格昂貴；容易引起誤動作，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
    另外，鍋爐同時還存在現(xiàn)場點(diǎn)火設(shè)備中點(diǎn)火槍的點(diǎn)火成功率較低；火焰監(jiān)視器的監(jiān)測準(zhǔn)確度差；其它輔助設(shè)備的可靠性低等問題。該鍋爐在日常運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)由于BMS聯(lián)鎖動作或其它儀表故障導(dǎo)致鍋爐跳閘。影響鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
3、引起鍋爐故障跳閘的原因分析
3.1  儀表用空氣壓力低
    儀表用空壓機(jī)送出的壓縮空氣是為了滿足儀表、控制調(diào)節(jié)閥等的用氣需要。在運(yùn)行中空壓機(jī)因出口溫度高，進(jìn)風(fēng)口濾網(wǎng)堵塞，備用空壓機(jī)不能及時連鎖切換投入。一些儀表調(diào)節(jié)閥的空氣減壓閥質(zhì)量不過關(guān)，發(fā)生爆裂。空氣管道老化脆裂，以及因干燥器故障、儀表用空氣管道的疏水閥損壞，使空氣帶水，造成儀表用空氣壓力低于0. 5MPa保護(hù)值時，鍋爐的儀表用空氣壓力過低BMS系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)動作，鍋爐跳閘。
3.2火焰消失
    由于鍋爐運(yùn)行中，鍋爐煤粉燃燒器設(shè)計(jì)不合理，煤種適應(yīng)性差，風(fēng)粉配比不當(dāng)，煤粉著火困難，燃燒不理想，爐膛工況稍有波動，燃燒器的火焰監(jiān)測器監(jiān)測不到火焰，造成火焰信號消失連鎖保護(hù)動作，鍋爐跳閘。另一方面，原設(shè)計(jì)在每個煤粉、輕油燃燒器上各安裝一個紅外線火焰監(jiān)測器，在每個高爐煤氣燃燒器上安裝一個紫外線火焰監(jiān)測器，當(dāng)火焰監(jiān)測器投入后，若監(jiān)測到的火焰強(qiáng)度低于安全值且延時時間超過安全時間時，則對應(yīng)的一層煤粉燃燒器、一層輕油燃燒器或一個高爐煤氣燃燒器退出運(yùn)行。燃燒器火焰監(jiān)測器還有一個比較大的缺陷是探頭探測范圍比較小，存在一定的盲區(qū)。在運(yùn)行中，由于火監(jiān)不能全面、正確、及時地反映出爐膛的火焰情況，經(jīng)常出現(xiàn)所有火焰消失誤信號，造成鍋爐跳閘。
3.3  總風(fēng)量過小
    鍋爐在運(yùn)行中多次因控制系統(tǒng)原來設(shè)計(jì)的各I/O模塊的輸出輸入信號編排比較混亂，總風(fēng)量過小的跳閘信號與一些非重要的報(bào)警信號同接在一個I/O模塊上，這些報(bào)警信號接線端子破損，有部分金屬絲裸露和松脫，裸露和松脫部分與金屬外殼距離非常小，當(dāng)碰觸報(bào)警信號線時，造成報(bào)警信號線對地短路，從而造成遠(yuǎn)程控制輸入、輸出模塊的電源開關(guān)跳閘，總風(fēng)量大于最小值的信號中斷，引起鍋爐總風(fēng)量過小聯(lián)鎖保護(hù)動作，造成鍋爐跳閘。
3.4  引風(fēng)機(jī)跳閘
    引風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中，因引風(fēng)機(jī)MCC(馬達(dá)控制中心)開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)反饋信號的輔助端子松動或電壓不穩(wěn)定時，狀態(tài)反饋信號中斷，發(fā)出引風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)反饋錯誤信號，造成鍋爐BMS控制系統(tǒng)不能正確識別引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，誤認(rèn)為引風(fēng)機(jī)已停止運(yùn)行的聯(lián)鎖保護(hù)動作，鍋爐跳閘。
3.5  鍋爐BMS控制系統(tǒng)集成電子設(shè)備老化
    原鍋爐BMS控制系統(tǒng)邏輯功能的實(shí)現(xiàn)是由硬件實(shí)現(xiàn)的，由于運(yùn)行多年，邏輯卡件和功能塊卡件的電子原件已老化，一些控制電路板上的電子原件經(jīng)常損壞，系統(tǒng)電源的配置也不合理，容易因現(xiàn)場的線路破損接地使系統(tǒng)電源崩潰，造成鍋爐BMS控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障而產(chǎn)生鍋爐跳閘。
3.6  電網(wǎng)失壓
    二期發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能經(jīng)過升壓變將發(fā)電機(jī)出口電壓升至35kV，通過連接廣鋼水電廠二總降35kV母線V段53#柜與廣鋼電網(wǎng)并列運(yùn)行。近幾年由于電網(wǎng)上設(shè)備故障造成電網(wǎng)失壓現(xiàn)象時有發(fā)生，多次造成對鍋爐設(shè)備的電氣開關(guān)接觸器因失壓而斷開，鍋爐聯(lián)鎖跳閘。
3.7 UPS系統(tǒng)故障
    UPS系統(tǒng)是一套保證發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)和保安系統(tǒng)所需的穩(wěn)定電源的供電系統(tǒng)。近幾年出現(xiàn)了UPS系統(tǒng)失電、UPS逆變器故障關(guān)閉的原因造成控制電源不穩(wěn)定甚至斷電，鍋爐的BMS控制系統(tǒng)的電源供電質(zhì)量不高，易受電網(wǎng)波動影響。使鍋爐的BMS控制系統(tǒng)出現(xiàn)斷電，造成鍋爐跳閘。
3.8  其它原因
    除了上述造成鍋爐跳閘的主要原因外，還有儀表工檢查誤動作的人為操作不當(dāng)。運(yùn)行人員在操作過程中，未有嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程要求，在運(yùn)行中監(jiān)控注意力不集中，未能及時發(fā)現(xiàn)不正常相象，在出現(xiàn)異常相象時又沒有及時分析，造成事故加大，反映出技術(shù)上有缺陷。運(yùn)行人員和值長之間信息溝通不暢，反映出現(xiàn)場指揮者沒有及時了解情況和進(jìn)行必要的監(jiān)督，存在指揮上的問題。
4  處理問題的方法和措施
4.1  鍋爐燃燒器改進(jìn)
    通過鍋爐燃燒熱效率試驗(yàn)，對二期鍋爐煤粉燃燒器進(jìn)行改造，采用軸向進(jìn)風(fēng)旋流燃燒器，很好地解決了原來鍋爐燃燒器煤種適應(yīng)性差、煤粉進(jìn)入爐膛后著火困難，燃燒不均勻的缺點(diǎn)，不再出現(xiàn)因爐膛工況稍有波動，燃燒器的火焰監(jiān)測器瞬間監(jiān)測不到火焰信號而造成聯(lián)鎖跳閘的情況。
4.2鍋爐BMS控制系統(tǒng)改進(jìn)
    對原有的BMS進(jìn)行了改造，由PLC替代原來的硬件邏輯功能卡，對電源進(jìn)行分離，現(xiàn)場至系統(tǒng)的電源與主PLC的電源分開，增加故障診斷功能和第一故障鎖定功能，對DCS遠(yuǎn)程控制輸出／輸入模塊、控制電路板進(jìn)行更新，對各參數(shù)的運(yùn)行反饋信號線進(jìn)行重新調(diào)整固定，加裝套管，定期進(jìn)行檢查和更換，消除了因反饋信號錯誤以及BMS系統(tǒng)故障引起的聯(lián)鎖保護(hù)誤動作。
4.3  改進(jìn)爐膛火焰監(jiān)測器
    爐膛火焰監(jiān)測器經(jīng)過改造后，火焰監(jiān)測器的監(jiān)視位置處于最佳位置。采用火監(jiān)旁路，并對系統(tǒng)邏輯進(jìn)行修改，當(dāng)爐膛火焰擾動時，兩個火監(jiān)同時檢測到火焰熄滅，聯(lián)鎖保護(hù)才動作，解決了單個火監(jiān)對爐膛火焰監(jiān)測的不全面而引起的全部火焰消失聯(lián)鎖保護(hù)動作的問題。
4.4改造鍋爐點(diǎn)火槍
    由于原設(shè)計(jì)采用的液化氣點(diǎn)火器點(diǎn)火成功率低，經(jīng)常出現(xiàn)點(diǎn)火故障，當(dāng)制粉系統(tǒng)故障跳閘或煤質(zhì)差燃燒不穩(wěn)定，不能及時投入輕油槍，起不到助燃和穩(wěn)燃作用。原有點(diǎn)火槍要與輕油槍同步進(jìn)出爐膛，故不可避免地會造成槍頭積碳、黏附油污等，甚至結(jié)焦。最終導(dǎo)致點(diǎn)火槍打不出電火花，也就使點(diǎn)火失敗。同時，點(diǎn)火槍容易受潮，導(dǎo)致點(diǎn)火回路出現(xiàn)接地或短路現(xiàn)象，從而導(dǎo)致點(diǎn)火失敗。另外，液化石油氣與壓縮空氣的混合比例也會影響點(diǎn)火的成功與否。點(diǎn)火槍產(chǎn)生電火花效果好壞，取決于點(diǎn)火槍槍頭處電火花桿與端面的間隙大小，而這一間隙很容易改變，必須經(jīng)常調(diào)整。經(jīng)過改進(jìn)，將原來的液化氣點(diǎn)火器改為高能電子脈沖點(diǎn)火器后，點(diǎn)火成功率大大提高，點(diǎn)火槍不再出現(xiàn)點(diǎn)火故障的情況。提高了鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
4.5  改進(jìn)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)反饋
    在引風(fēng)機(jī)原來單個狀態(tài)反饋信號輔助端子基礎(chǔ)上，增加一個狀態(tài)反饋輔助觸點(diǎn)，同時對原輔助端子進(jìn)行加固，解決了由于單個觸點(diǎn)松動，不能準(zhǔn)確反映引風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)而導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)因運(yùn)行狀態(tài)反饋錯誤而跳閘的誤動作。
4.6  改造儀用空氣系統(tǒng)，落實(shí)儀用空氣系統(tǒng)定期檢查與維護(hù)制度
    規(guī)定檢查周期與檢查項(xiàng)目及要求，進(jìn)行定期維護(hù)和檢查，按設(shè)備定期轉(zhuǎn)換制度輪換備用的空壓機(jī)運(yùn)行，停下的空壓機(jī)用壓縮空氣吹掃風(fēng)冷器和進(jìn)風(fēng)濾網(wǎng)進(jìn)行保養(yǎng)、維護(hù)。更換老化、脆裂的儀用空氣管道和損壞的疏水閥，采用優(yōu)質(zhì)的儀表調(diào)節(jié)閥及空氣減壓閥，有效降低壓縮空氣系統(tǒng)故障泄漏率。在一期、二期電站儀用空氣系統(tǒng)之間加裝連通管，連通管上加裝自動開啟裝置，當(dāng)壓力突然降低時，連通管接通，由一期電站儀用空氣系統(tǒng)補(bǔ)充儀用壓縮空氣。運(yùn)行人員定時進(jìn)行巡檢，保證儀用空氣壓力穩(wěn)定。
4.7對原有I/O模塊所接的輸入輸出信號進(jìn)行重新分配
    硬件異常多出在I/O通道連接回路設(shè)計(jì)安裝不合理，系統(tǒng)回路劃分不清晰，容易造成故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，部分重要跳閘信號與一般的報(bào)警信號放在同一模塊上，當(dāng)某個通道接點(diǎn)接地，導(dǎo)致I/O模塊電源開關(guān)跳閘，I/O失電，所有通道都失靈，使故障進(jìn)一步擴(kuò)大。我們將重要的跳閘信號和一般的報(bào)警信號重新進(jìn)行編排、分離，分別接入不同的I/O模塊上，主次分明。同時要求儀表人員提高工作質(zhì)量，按規(guī)范進(jìn)行儀表線的駁接，在裝接儀表線時確保接線的完好、安全，發(fā)現(xiàn)接線端子缺損時，及時進(jìn)行處理和上報(bào)缺陷，鍋爐檢修時對儀表線路進(jìn)行檢查，重要的跳閘信號加裝套管保護(hù)。
4.8  對UPS系統(tǒng)進(jìn)行改造
    對UPS電源系統(tǒng)進(jìn)行測試，檢查外圍設(shè)備，同時要求儀表人員檢查儀表系統(tǒng)，對可能存在的間歇性接地情況進(jìn)行排除處理。選購一臺優(yōu)質(zhì)的6000VA UPS電源，直接供給BMS，提高供電質(zhì)量。
4.9  提高運(yùn)行人員的操作水平
    定期對運(yùn)行人員進(jìn)行實(shí)操考核與反事故演習(xí)，要求生產(chǎn)指揮者、運(yùn)行人員加強(qiáng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，提高現(xiàn)場指揮能力、運(yùn)行操作技能和技術(shù)素養(yǎng)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作。
5  效果
    經(jīng)過對以上原因的準(zhǔn)確判斷和各項(xiàng)措施的落實(shí)，近幾年二期電站142 t/h鍋爐故障跳閘次數(shù)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢（見表1）。
    經(jīng)過改造后的鍋爐整體性能有所提高，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性得到提高，鍋爐故障跳閘的次數(shù)也明顯減少，鍋爐熱效率也有所提高。
6  結(jié)束語
    在采取以上措施后，鍋爐跳閘次數(shù)呈明顯的下降趨勢，但電網(wǎng)瞬時失壓對鍋爐機(jī)組電氣設(shè)備的沖擊，造成鍋爐電氣設(shè)備開關(guān)跳閘的事故仍然時有發(fā)生。為了保證142t/h鍋爐的安全和正常運(yùn)行，除了采取措施消除由于鍋爐BMS控制系統(tǒng)連鎖保護(hù)誤動作導(dǎo)致鍋爐跳閘之外，還必須對電網(wǎng)失壓對鍋爐安全運(yùn)行的影響進(jìn)行研究。在電網(wǎng)波動的情況下，如何保證鍋爐電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，對保證鍋爐的安全運(yùn)行就顯得尤為重要，在今后完善鍋爐故障跳閘處理中進(jìn)一步解決好。擬對鍋爐各設(shè)備的電氣開關(guān)進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)，合理選配優(yōu)良的電氣開關(guān)，以及加裝防晃電裝置，保證鍋爐電氣設(shè)備在電網(wǎng)失壓的情況下能夠很好地起到安全運(yùn)行的作用。