天津大港发电厂锅炉主保护的设计与分析

天津大港发电厂锅炉主保护的设计与分析摘要：mft作为大型燃煤机组的主要保护装置之一，在电厂热工保护系统中占有重要地位，是锅炉安全保护的核心。当危及锅炉安全运行的工况出现时，为避免事故进一步扩大，mft应快速动作切除所有进入炉膛的燃料，以保证安全停炉。本文对天津大港发电厂mft的触发条件、mft继电器回路的设计以及mft触发后的联锁作一介绍，并对其安全可靠性进行分析。

关键词：mft 设计联锁

1、系统概况

大港发电厂一期锅炉为上海锅炉厂制造的亚临界、单炉膛、一次中间再热、四角切园燃烧、燃烧器摆动调温、平衡通风、露天布置、固态排渣、控制循环汽包炉。锅炉设计燃用高挥发份烟煤，采用中速磨煤机正压直吹冷一次风制粉系统。制粉系统配有5台型号为gm-bsc21的称重式计量给煤机；配有5台北京电力设备总厂的zgm95g中速磨（4台运行，1台备用）；配有2台密封风机（1台运行，1台备用）。燃油系统采用二级点火方式：轻油——煤粉。配意大利ansaldo公司生产的亚临界、单轴、双缸、双排汽、凝汽式汽轮发电机组。

分散控制系统（dcs）采用abb公司的symphony系统，炉膛安全监控系统（fsss）采用dcs一条化的设计方案。fsss软件由公用控制逻辑、燃油控制逻辑、燃煤控制逻辑组成，主要完成炉膛吃扫、油泄漏实验、主燃料投资、主燃料跳闸（mft）、炉膛吹扫、油泄漏试

验点火允许、油燃料跳闸（oft）、减负荷控制（runback）、火检冷却风机控制、供油快关阀控制、点火油/启动油系统控制、煤层控制等功能。

炉膛安全监控系统（furnace safeguard supervisory system，简称fsss）是现代化大型锅炉都具有的一种监控系统，当进入炉膛的燃料由于不具备燃烧条件，或由于设备或其它原因对其失去控制与监视的时候，有可能造成燃料的积累，并且这种积累遇到正在运行的锅炉或正在点火的锅炉中的能量时，会使炉膛发生爆炸。为防止这种现象的发生，fsss发出主燃料跳闸命令mft（master fuel trip），迅速切断全部燃料，以免炉膛发生爆炸等恶性事故。

近年来，随着发电机组容量增大，参数提高，机组主保护控制系统误动作对电网安全和电厂经济性的影响相应增大。虽然dcs在电站控制领域覆盖面越来越广，dcs系统本身的可靠性以及故障预防处理越来越得到重视，尤其是dcs系统关键的冗余器件同时故障时，怎样保证机组安全性的问题越来越引起注意。大多数大机组将炉膛安全监控系统（fsss）设计为dcs的子控制系统，其中mft是fsss 的核心部分。mft包括dcs软逻辑跳闸回路与后备硬跳闸回路两部分，mft后备硬跳闸回路同时接受dcs软逻辑跳闸信号与手动跳闸信号，因此可在fsss控制器故障失效或紧急情况下手动停炉，直接切断燃料。

2、设计方案

2.1 mft软逻辑的实现

每个电厂锅炉的 mft 触发条件并不完全相同，主要根据锅炉厂的要求以及同类型机组的运行经验进行设计。

以下任一条件满足时mft动作：

手动mft

送风机全跳

引风机全跳

汽包水位高3值（3取2，延时3秒）

汽包水位低3值（3取2，延时3秒）

丧失燃料

全炉膛火焰丧失─有煤层投运且所有燃料层层失火（燃料层失火：层火检3/4无火）

锅炉总风量过低（延时3秒）

炉膛压力高2值（3取2，延时2秒）

炉膛压力低2值（3取2，延时2秒）

空预器全跳（延时30秒）

丧失fsss电源

再吹扫请求（30分钟）

炉水循环不良（三台炉水循环泵跳闸延时5s）

丧失一次风（只有煤层在运行时，全部一次风机跳闸）

汽机跳闸

2.2mft跳闸后处理

mft后跳闸的设备：

关供油快关阀

关回油快关阀

停所有一次风机

关一级，二级过热器减温水闭锁阀，过热器减温水总电动门

关左，右侧再热器减温水闭锁阀，再热器减温水总电动门

停所有给煤机和磨煤机，关所有磨煤机出口门，入口快关门，磨冷热风挡

关所有油角阀

退所有油枪和点火枪

跳所有除尘器（a1，a2，b1，b2）

送热工信号光字牌

切除程控吹灰器

停止烟气脱硫

送信号给ccs，scs，mcs

送风机调节从自动切手动

引风机调节从自动切手动

开所有辅助风，燃料风挡板

2.3 mft跳闸回路

大机组采用的mft控制方案如图1所示。dcs将采集的参数及联锁信号送至mft跳闸逻辑进行判断，一旦输人信号满足锅炉跳闸条件，则触发mft动作，切断燃料。为确保保护功能的可靠性，采用2路同时控制设备保护动作方式，一路由dcs保护控制逻辑直接动作设

备；另一路由dcs输出mft继电器组通过硬跳闸回路动作设备。另外，在紧急情况下由手动方式动作硬跳闸回路。

当mft被触发后，应快速、可靠地切除所有进入炉膛的燃料，以保证锅炉的安全。为防止保护拒动，确保停炉，大港电厂将重要辅机设备采用软、硬两套保护。dcs一方面通过do卡件输出计算机软件发出的指令；另一方面，输出3个冗余的指令至继电器回路，通过硬回路判断后，最终各继电器输出的接点与软指令输出的do接点分别进行串联或并联，从而控制辅机使锅炉跳闸。

为减少mft误动的概率，跳闸继电器采用得电动作的原则，而为了降低电源丧失引起保护拒动，整个回路的电源独立于dcs电源，由两路冗余的电源供电，当一路电源故障时，另一路电源立即投入供电。任何一路电源故障都在dcs操作员站上进行报警。

dcs电源失去时，可通过手动方式跳闸；若mft硬跳闸回路失电，可通过dcs控制逻辑跳闸。但是，如果mft硬跳闸回路电源与dcs 电源同时失去则mft拒动。

手动急停跳闸按钮，由运行人员根据实际情况，同时按动操作台上的两个按钮，产生mft信号。跳闸按钮采取串联，当两个按钮同时按下时，跳闸继电器和系统才动作，这样设计能防止误操作，但有可能有一只按钮出现故障时出现拒动，为了保证回路的可靠性，采取手动跳闸和dcs输出指令并行的设计原则。

回路共设置了10个带机械闭锁的mft继电器，选用美国a-b继电器，型号为a/b 700dc一pl500z1。每个继电器共有2个线圈，分