锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)功能及其调试方法分析

锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)功能及其调试方法分析

牛晓波

(中国能源建设集团山西电力建设有限公司山西太原030012)

摘要：基于某厂实际运行情况，介绍锅炉FSSS系统的构成和主要逻辑功能，分析FSSS系统相关的个别细节问题，提出FSSS系统调试期间须重点关注的要点，并提出解决办法。

关键词：炉膛安全监控系统（FSSS）；炉膛吹扫；燃油泄漏试验

锅炉炉膛安全监控系统FurnaceSafeguardSupervisorySystems（FSSS），是大型火电机组自动保护和自动控制系统的一个重要组成部分，其主要功能是保护锅炉炉膛安全，在防止运行人员操作事故及设备故障引起炉膛爆炸等方面起着重要作用。随着DCS系统的改进和不断发展，现在DCS的软硬件可靠性已经完全满足FSSS系统控制的需要，目前FSSS的所有功能在设计时都包含在DCS系统中。FSSS设计有独立的跳闸继电器机柜，包含后备硬手操MFT按钮及硬跳闸继电器，具有完善的故障容错诊断功能，避免出现保护拒动。

1、FSSS系统的构成

1.1FSSS系统的主要功能

FSSS系统控制逻辑分为公用控制逻辑、燃油及燃煤控制逻辑三大部分。

公用控制逻辑部分包含锅炉保护的全部内容，即油泄漏试验、炉膛吹扫、主燃料跳闸（MFT）、油燃料跳闸（OFT）、首出原因记忆、点火允许条件和RB等。

公用控制逻辑还包括有FSSS公用设备（如火检冷却风机、密封风机）的控制。

燃油控制包括各油燃烧器单角、对角投切及层投、切控制。

燃煤控制包括各个磨煤机、给煤机及其辅助设备的投切、保护和控制。

1.2FSSS系统的主要逻辑构成

1.2.1炉膛吹扫

锅炉点火前和停炉后必须对炉膛进行连续吹扫。吹扫开始和吹扫过程中必须满足吹扫条件（分为一次和二次吹扫条件），以便有效地清除炉膛及烟道内聚积的可燃物。吹扫时必须切断进入炉膛的所有燃料源，并最少有25%～30%额定空气量的通风量，吹扫时间不少于5min。在吹扫过程中FSSS逻辑连续监视吹扫允许条件，如果一次吹扫允许条件不满足就会导致吹扫中断，同时计时器复位；如果二次吹扫条件不满足吹扫计时器复位，但不中断吹扫，满足条件后自动吹扫。

1.2.2燃油泄漏试验

在点火前检查进行油泄漏试验，检查燃油系统是否有泄漏，试验分三个步骤：

（1）充油试验：打开进油阀和回油阀对油母管充油。从回油阀关闭后开始计时，若在一定时间内油母管压力建立则关闭进油阀，进行下一步；若油压未建立则充油失败。

（2）油角阀及母管泄漏试验：充油成功后关闭进油阀计时开始，如果一定时间内油母管压力一直保持在规定值，则回油阀、油角阀及油母管没有泄漏，油角阀及母管泄漏试验成功。

（3）进油阀泄漏试验：油角阀及母管泄漏试验成功后开回油阀，将母管油压泄压后关回油阀，延时5s稳压，开始进油阀泄漏试验，在一定时间内如果进油阀后的压力低于规定值，则进油阀没有泄漏，试验成功；否则表明进油阀有泄漏，试验失败。

1.2.3主燃料跳闸（MASTERFUELTRIP，简称MFT）

MFT是炉膛安全监控系统最主要的功能，它连续地监视预先确定的安全运行条件是否满足，一旦出现可能危及锅炉安全运行的情况，就快速切断进人炉膛的所有燃料以达到保护锅炉的目的，在以下任一条件出现时，将引起MFT动作（以直流炉为例）：

（1）引风机全停；（2）送风机全停；（3）空预器全停；（4）炉膛压力高高；（5）炉膛压力低低；（6）手动MFT；（7）火检冷却风丧失；（8）一次风机全停且任一煤层投运；（9）燃料投入且给水泵全停；（10）燃料投入且给水流量低；（11）总风量

2、FSSS系统的功能介绍

FSSS系统主要由六个部分构成的，分别是主控单元、监控单元、就地控制单元、就地执行机构、就地检测单元以及软件，其中主控单元也成为程控单元主要由I/O接口及继电器柜和主电源柜组成，监控单元由DCS及其相关外设组成，就地控制单元由炉膛压力开关箱、就地点火控制柜、以及风机控制柜组成，就地执行机构由推进器、油母管快关阀、高能点火器、火检探头冷却风机、回油母管快关阀、角吹扫阀、油枪、角油阀、点火枪等组成，就地检测单元由冷却风系统检测开关、专用电缆、炉膛正负压力开关、火检探头及其处理箱组成，软件包括DCS系统以及程控部分编程软件等，各组成部分各施其力，通力合作，保障锅炉的安全。

FSSS系统是控制DCS系统的主要部分，也是保障锅炉安全的重要系统，在锅炉点火前，FSSS对其进行吹扫，可以实现点火和熄火程序控制以及就地手动控制，在DCS系统判断火焰情况前，FSSS系统对火焰进行监视，并及时报告出准确信息，对主燃料跳闸情况敏感，而且可以对发出跳闸的原因进行首出记录，不仅如此，FSSS系统可以做油循环试验，是实现炉膛灭火保护的重要系统，锅炉炉膛安全监控系统FSSS可以对火检探头冷却风系统进行管理，还具有自诊断和联锁与报警功能。

3、FSSS的联锁逻辑

锅炉的安全联锁保护主要分为很多方面，包括主燃料跳闸、锅炉吹扫、燃油泄漏实验、程控点火、锅炉吹扫、火焰检测控制以及制粉系统程控等，如下通过各个方面对FSSS的联锁逻辑进行分析和介绍。

3.1联锁逻辑分析之一――主燃料跳闸（MFT）

主燃料跳闸，也称MFT，在锅炉安全保护中，主燃料跳闸是很重要也很核心的内容，其安全功能在FSSS系统中占有举足轻重的作用，一旦有任何危机锅炉安全运行的危险情况发生时，MFT第一时间将所有进入炉膛的燃料切断，切断后也就是说煤、油等燃料不会继续输入到锅炉中，通过这样的方式来保障锅炉的安全运行，及时对危险作出制止，很大程度的避免了事故的发生，将事故发生的概率以及事故发生后的危害降到最低。

3.2联锁逻辑分析之二――锅炉吹扫

在锅炉点火之前还需要做一系列的准备工作，才能防止锅炉爆炸，在锅炉点火之前，先对炉膛进行吹扫是一个很重要的环节，也是防爆规程中严格要求的、最基本的防爆保护措施。由于工作人员的疏忽等问题，在锅炉的炉膛、通风管道以及烟道等处可能的会聚集一些可燃物，一旦这些大量的混合可燃物同时被点燃，会有爆炸的现象发生，这种现象也称为爆燃，爆燃现象严重可发生爆炸，由于炉膛的压力不断增大，每一个炉膛结构都有最大承受压力，当超过这个临界值，会导致炉墙外延出现崩塌的现象，这种现象称其为外爆，同样的道理，每个炉膛都有一个最低承受的压力，炉膛的压力瞬间降低，低于炉膛最低压力的临界值，会导致炉膛出现内坍塌的现象发生，这种现象称其为炉膛内爆炸。在炉膛正常运行的情况下，燃料进入炉膛后立即被点燃燃烧，燃烧后生成的烟气随之排出去，不在炉膛和烟道内积存，所以也不会有爆燃的现象发生，但是一旦工作人员的疏忽，操作上不谨慎或者对设备控制系统没有合理设计等原因，可能会导致爆燃的现象发生，为了避免这种现象发生，在锅炉点火前，首先进行炉膛吹扫，通过这样的方式将炉膛内的残留可燃物清除掉，保证这些可燃混合物不在烟道等处存积，进而防止和避免锅炉点火时有爆燃的现象发生。

4、结论

如今，机组虽然因种种原因而出现过异常工况，但由于联锁保护动作正确，没有造成任何设备损坏，也没有任何运行人员及维护人员对FSSS的逻辑提出过异议，表现出良好的稳定性及先进性。FSSS正常运行为操作人员、设备和生产带来一个更为安全的环境。

参考文献:

[1]姚文达，姜凡.火电厂锅炉运行及事故处理[J]中国电力出版社出版社，2012，2

[2]石同礼.火焰检测器在锅炉安全监控系统中的应用[J].黑龙江科技信息2011(25)

[3]孙弘，温智慧.75t燃气锅炉FSSS系统改进[J].中国科技信息，2011(18)

[4]李诚帅，曹明，许锐锋.火检信号异常导致锅炉MFT事件分析与改进[J].机电信息，2011(24)