锅炉长吹灰器控制逻辑分析与优化

第 13 卷 (2011 年第 9 期 )
电力安全技术
安全生产
图 4 判断器提升阀内漏的温度测点安装示意
图 3 长吹灰器“退超时”和“过早退”控制逻辑
当长吹灰器进到位后，“吹灰器退”交流接触 器带电吸合，吹灰器开始退操作，TZV 信号为“1”， 脉冲发生器 TP1 将产生脉宽为 T3 s 的脉冲，此脉 冲与 TFV 信号执行“与”运算。如果在 T3 时间段 内吹灰器本体设备振动导致“退到位”行程开关误 动后，TFV 信号为 1，RS2 触发器置位，长吹灰器“过 早退”报警，提醒运行人员紧急处理。
(4) 在吹灰器退到位后，将提升阀前蒸汽管道 壁温取样模拟为蒸汽温度正常值，这就模拟了提升 阀内漏故障。当到达“提升阀内漏”定时器设定值 后，若操作员站发出“提升阀内漏”报警，则试验 结果符合改造要求。
参考文献 ：
1 柳成亮．锅炉吹灰器吹伤受热面管排的综合治理 [J]．山
西电力，2002(3) ：6-8.
1 长吹灰器常见故障及其原因
(1) 因长吹灰器本体卡涩造成电机过流，电机 热保护动作，使吹灰器枪管无法正常进、退到位。
长吹灰器在进、退过程中，若枪管长时间受热 产生变形或现场粉尘进入吹灰器减速机传动导轨造 成其进、退不畅，将导致电机过流，电机热继电器 动作，电机“进”、“退”交流接触器控制回路断开， 电机失电，长吹灰器枪管将无法直接对吹锅炉再热 器或过热器管道。如果运行人员不能及时发现此类 缺陷，被吹伤的管道一般在 1 ～ 2 天后将减薄、爆 裂，并将吹伤其附近受热面管道，使事故扩大。
对于前 2 种故障，可通过在吹灰器单体控制逻 辑中增加进、退时间判断报警逻辑来解决。时间是 唯一不受外界因素影响的变量，如果在长吹灰器单 体控制逻辑中加入进、退时间判断报警逻辑，可及 时、可靠地发现吹灰器枪管进、退不到位缺陷。对 于提升阀内漏缺陷，因无法通过常规设计中的信号 逻辑组合来判断，只能通过在提升阀前进汽管道上
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4 陈 建．吹灰器未退回无报警的处理 [J]．电力安全技术，
2006，8(8) ：48.
( 收稿日期 ：2011-05-11)
(3) 长吹灰器提升阀内漏造成吹灰器退到位后 继续向炉膛喷射高温蒸汽，造成长吹灰器进口处管 道减薄、爆裂。
吹灰器启动后，长吹灰器提升阀在一定时间内 连续通过高温蒸汽，其运行天数及使用次数达到一 定数量后就可能造成提升阀密封面受损，产生阀门 内漏。如果泄漏量较小，尚不足以对受热面产生损 坏 ；但如果泄漏量较大，将会使吹灰器入口处受热 面管道减薄、爆裂。
当长吹灰器进到位后，吹灰器“退”交流接触 器带电吸合，吹灰器开始退操作，TZV 信号为“1”， RS1 触发器置位并触发定时器 TON1 进行时间累 积。如果在 T2 时间内 TFV 信号一直为 0，即 DCS 系统在 T2 时间内未收到长吹灰器“退到位”信号， 定时器 1 动作，RS2 触发器置位，长吹灰器“退超 时”报警，提醒运行人员紧急处理。
〔关键词〕火力发电厂 ；长吹灰器 ；控制系统 ；设计优化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
蒸汽吹灰器因其技术成熟、吹灰用时短、效果 好而被火力发电厂广泛用于清除锅炉“四管”积灰 及结焦。但由于吹灰器，特别是长吹灰器，数量众多、 工作环境较为恶劣，运行中吹灰器本体极易发生卡 涩，使其无法正常进、退到位，或出现提升阀长期 因高温蒸汽冲刷产生内漏等缺陷，且因很难被及时 发现，可能导致高温蒸汽长时间对吹锅炉受热面管 道，最终造成受热面管道减薄、爆裂等恶性事件。
(2) 在吹灰器退过程中，将“退到位”行程开 关拨回，模拟吹灰器“退到位”行程开关因本体设 备振动误发故障。若“退到位”信号在指定时间段 内出现，操作员站发出“吹灰器早到位”报警，则 试验结果符合改造要求。
(3) 在吹灰器退过程中，将就地控制箱内的吹 灰器控制回路空气开关断开，模拟电机热保护动作 断开“吹灰器退”接触器控制回路故障。在到达“退 超时”定时器设定值后，若操作员站发出“吹灰器 退超时”报警，则试验结果符合改造要求。
图 1 长吹灰器控制逻辑
为了简化编程，DCS 系统定义了吹灰器专用 逻辑控制块 FB-CHQ。其入口及出口参数为 ：R1 为使能信号，M1 为手动启动信号，A1 为程控启 动信号，CBLK 为吹灰器闭锁信号，POUT 为吹 灰器启动命令。块内控制逻辑较为简单。
从图 1 可以看出，长吹灰器单体控制逻辑没有 任何应对异常工况的处理措施，无法适应现场出现 的各类异常情况。
由于长吹灰器布置在水平烟道及尾部受热面， 更换此受热面管道的工作量非常大，需将锅炉本体 温度降低到 50 ℃后，检修人员才能进入炉膛搭设 检修平台，才可进行检查及消缺工作，一般消缺时 间为 4 ～ 5 天。以 1 台 330 MW 机组为例，检修 时间加上停、开机时间，损失电量近 3 000 万 kW•h， 经济损失近 300 万元。
(2) 长吹灰器在进、退过程中因其本体振动较 大，引起“退到位”行程开关误动，使吹灰器枪管 无法正常进、退到位。
长吹灰器在进、退过程中，枪管内的高温蒸汽 随着枪管旋转运动进入炉膛，引起吹灰器本体振动。 特别是在吹灰器进到位开始回退时，因枪管要反向 转动，吹灰器本体振动加剧，可能引起“退到位” 行程开关误动，吹灰器“退”交流接触器控制回路 误认为吹灰器已到位，控制回路断开，而吹灰器实 际停在中间位置，直接对吹锅炉受热面管道。此种 现象虽然发生几率较少，但对锅炉受热面管道的破 坏程度较 (1) 中所述更为严重，修复时间更长。
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加装壁温测点，并增加泄漏量判断逻辑来解决。 3.1 长吹灰器“进超时”报警
长吹灰器“进超时”报警的控制逻辑如图 2 所 示。其中，QD 为长吹灰器手动启动信号，T1 为以 长吹灰器实际进到位时间为参考设定的“进超时” 时间，JFV 为“正在退”信号 ( 因无“进到位”信号， 只能将“正在退”信号取反后作为“进到位”信号， 由“吹灰器进”交流接触器辅助触点送来 )，MFV 为报警复位信号。
长吹灰器“退超时”和“过早退”的控制逻辑 如图 3 所示。其中，TZV 为“正在退”信号 ( 由 吹灰器“退”交流接触器辅助触点送来 )，TFV 为 “退到位”信号 ( 原位行程开关 )，T2 为以实际退到 位时间为参考设定的超时时间，T3 为以长吹灰器实 际退到位时间为参考设定的吹灰器退到位最小所需 时间，MFV 为报警复位信号。
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锅炉长吹灰器控制逻辑分析与优化
魏 霞1，刘 波2，郭军强2，王贞卫2
(1.新疆大学，新疆 乌鲁木齐 830047； 2.华电新疆发电有限公司乌鲁木齐热电厂，新疆 乌鲁木齐 830065)
〔摘 要〕分析了长吹灰器常见故障的原因及其控制逻辑的不足，提出了通过增加长吹灰器“进 超时”、“退超时”等逻辑报警功能，提醒运行人员及时发现设备缺陷并进行应急处理，避免机组因 锅炉爆管引起事故停运。实践证明，上述报警控制逻辑简单、可靠，可满足生产现场实际需要。
2 控制逻辑存在的问题
随着 DCS 系统的发展，早期基于 PLC 的吹 灰器程控系统的各项功能已逐渐纳入机组 DCS 系 统，吹灰器厂家只配套提供吹灰器动力配电柜和接 触器柜。但 DCS 系统厂家和调试单位对吹灰器本
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体设备性能了解较少，对吹灰器长期运行过程中可 能出现的各类问题及对应的解决办法不清楚，以致 DCS 系统所实现的吹灰器控制逻辑过于简单，无 法适应各类异常工况。以华电新疆发电有限公司乌 鲁木齐热电厂长吹灰器单体控制逻辑为例，其控制 逻辑如图 1 所示。
4 试验结果
在锅炉热态工况下，选择处于不同位置的6台 长吹灰器、6台半长吹在器进行试验，方法如下。
(1) 在吹灰器进过程中，将其就地控制箱内的 控制回路空气开关断开，模拟电机热保护动作断开 “吹灰器进”接触器控制回路故障。在到达“进超时” 定时器设定值后，若操作员站发出“吹灰器进超时” 报警，则试验结果符合改造要求。
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图 2 长吹灰器“进超时”控制逻辑
当运行人员在 DCS 系统启动长吹灰器后，脉 冲发生器 TP1 将产生脉宽为 (T1+2) s 的脉冲，此 脉冲与 JFV 取反信号作与运算，其结果触发定时 器 TON1 进行时间累积。如果在 T1 时间内 JFV 信 号一直为 0，即 DCS 系统在 T1 时间内未收到长吹 灰器“正在退”信号，定时器 1 动作，RS1 触发器 置位，长吹灰器“进超时”报警，提醒运行人员紧 急处理。 3.2 长吹灰器“退超时”和“过早退”报警
MFV 为报警手动复位信号。当报警 RS2 触发 器置位后，点击复位按钮，MFV 信号为 1，产生 脉宽为 3 s 的复位脉冲，使 RS2 触发器复位。
需要注意的是定时器预设值 T1、T2 和 T3 之间 的关系。在锅炉热态运行期间测定吹灰器进到位时 间为 t1，退到位时间为 t2，则可取 ：
t1+10<T1<t1+30 ； t2+10<T2<t2+30 ； t2-10<T3<t2。 3.3 提升阀内漏缺陷判断及泄漏量判断逻辑 判断提升阀内漏缺陷较为简单的办法是，在长 吹灰器退到位后，用便携式测温枪检测提升阀后的 管道温度。由于长吹灰器数量众多，采用此种方法 将大大增加运行人员的劳动强度，因此可通过监测 提升阀进汽管道壁温来判断提升阀是否内漏。 在长吹灰器提升阀进口蒸汽管道上加装管道壁 温测点，并将其引入 DCS 系统。当长吹灰器正常 退到位后，提升阀将在压杆作用下关闭。如果提升 阀无内漏缺陷，在提升阀关闭一定时间后，管壁温 度将持续下降 ；如果有内漏缺陷，管壁温度将保持 不变或下降趋势不明显 ( 按内漏量大小而定 )。通 过此原理可判断提升阀是否内漏，但每台吹灰器实 际的管壁温度下降趋势不同，需要逐台测定。管道 壁温测点安装如图 4 所示。