锅炉安全保护系统的设计及应用

锅炉安全保护系统的设计及应用

发表时间：2019-03-12T10:45:01.770Z 来源：《基层建设》2018年第35期作者：王亚健[导读] 摘要：在工业生产当中，锅炉是非常重要的一项承压设备，在设计的过程中相对较为复杂，而且需要在恶劣的环境当中运行使用，需要利用燃料燃烧的方式，让受热面的温度增加，将燃料当中蕴藏的一些化学能量逐步向需要使用的热能转变，造成锅炉当中的水出现大量的蒸汽，这样就能够为人们提供相应的热能，在操作的过程中，锅炉不但需要承受较高的温度和较高的压力，还需要承受交变应力的作

用，所以一定要保障锅炉的安全运行，本文重点对锅

华北理工大学电气工程学院河北唐山 063000

摘要：在工业生产当中，锅炉是非常重要的一项承压设备，在设计的过程中相对较为复杂，而且需要在恶劣的环境当中运行使用，需要利用燃料燃烧的方式，让受热面的温度增加，将燃料当中蕴藏的一些化学能量逐步向需要使用的热能转变，造成锅炉当中的水出现大量的蒸汽，这样就能够为人们提供相应的热能，在操作的过程中，锅炉不但需要承受较高的温度和较高的压力，还需要承受交变应力的作用，所以一定要保障锅炉的安全运行，本文重点对锅炉安全保障系统的设计及应用进行分析和研究，以供参考。

关键词：锅炉；安全保护；系统设计；应用

1 FSC设计与应用

FSC系统主要使用的结构是2004d结构，主要内容包含了输入输出卡件、中央处理器单元以及其他相关的卡件。

1.1 FSC的工作运行

为了让可靠性进一步提高，FSC当中的风道燃烧器、油站等相关部分通过输入输出卡件来进行控制，主要控制的过程中采取了冗余控制的方式，若是其中的某一条输入输出总线或者输入输出卡件、中央处理器等产生故障，就算无法恢复故障，剩下的部分依旧可以进行操作，与此同时，系统主要可以通过安全控制继电器来进一步对其进行监控，如果在操作的过程中两套系统都产生了一些故障可以利用相关程序及时的将终端设备切断，具体分析给煤线和油枪，由于其输入输出卡件没有进行冗余方式的控制。在控制方式方面是这样设计的，如果在实际操作过程中，硬件产生了一些故障，可以通过组复位模块工作，将一组设备和主控制系统的联系切除，这样，可以把12支枪进行分组，分为12组，每组当中可以配备一支床枪，另外可以把四条给煤线进行合理的设计，将他们分成四组，每组当中设置一条给煤线。 FSSS部分主要是通过DCS来对其进行管理和控制的，通过FSC和DCS共同对其进行保护，主要通过顺序控制指令和操作员给出相关的开关指令，利用F-Net追踪线对其进行传输。

故障安全输入开关量信号主要是通过常闭接点的接线手段。否则就有可能导致保护动作被误触发，主要通过常开点来对输出开关量进行控制，否则就有可能出现相关设备跳闸等情况。

1.2 FSC装置硬件配置

首先需要配置PC机，主要通过串行总线来连接FSC设备，并且和机柜当中使用的相关卡件来进行通讯，这样操作能够进一步对数据库当中需要修改的数据进行处理，并且，能够对一些功能逻辑图组态以及相关的设备参数进行管理。 FSC机柜主要通过中央控制元件来进行管理和控制，中央控制元件当中包含了一些通讯模块、处理模块以及看门狗等，另外还有IO卡件，主要用于进行输入输出控制。在FSC系统当中，cp是非常重要的核心部分，每一个CPU当中都会设置v-bus垂直总线另外还有VBD，主要的功能在于对IO模件进行合理的控制，这样一个VBD在使用的过程中能够对10个I/orack进行控制。

2 FSSS的设计与应用分析

2.1 FSSS系统机构

FSC主要的组成部件有工业计算机、PLC模块、模拟信号采集板以及电源等相关部件，FSSS锅炉炉膛安全监视保护系统可以对4到200毫安模拟信号进行接收，以及接收一定量的开关量数据，在使用的过程中可以显示多幅图片和画面。在此过程中，主画面会呈现出三幅，主要的画面是炉膛在吹扫过程中的工作画面、在进行压力监视过程中的画面以及在火焰监视方面的画面，如果产生跳闸等情况，会将跳闸的原因主动弹到画面当中，在调查的过程中可以存储各路输入量的相关信息，以便相关人员进行及时的查看和检查。

2.2 FSSS主要功能

2.2.1 主燃料跳闸（MFT）功能

在锅炉运行的时候，往往会出现一些对锅炉安全运行产生影响的因素，需要紧急停炉进行处理，也就是进行主燃跳闸，这些具体的危害因素有水位异常、全炉膛灭火、送风中断跳闸等。

2.2.2 炉膛吹扫功能

在因为事故出现停炉之后以及在点炉之前，首先需要将烟道内的人、料以及烟道内的空气混合物吹去，避免在点火的过程中出现爆燃等情况，吹扫的具体条件是首先送风机能够正常进行运转，其次炉内没有明火，第三炉膛和烟道之中没有燃料，第四水位处于正常状态，第五风量超过30%。

2.2.3 其他功能

整套系统还有报警功能的设置，如果出现炉膛正压超过设定阈值或者燃烧不稳定、炉膛负压较低，达到阈值都会出现报警。另外还能够进行双机保护、模拟量读取、事故追踪、限时点火等相关操作。

2.3 FSSS主要控制逻辑

2.3.1 压力检测控制逻辑

在进行压力控制的过程中，需要在炉膛压力高、低位置进行检测系统的设置，需要各进行三个检测点的设置，如果出现炉膛压力超低或者出现炉膛压力超高的过程中，都可以分析检测点的三组数据，通过三取二逻辑来判断炉膛压力是否处于异常状态，如果达到炉膛压力异常逻辑，则可以在FSSS当中将MFT信号输出。

2.3.2 燃料检测控制逻辑

在排粉设备当中进行两个监测点的设置，再给分装置当中进行八个监测点的设置。在对给粉异常情况进行判断的过程中，只有所有给粉检测点进行与模式的连接，对于排水异常方面在也通过与模式进行连接，而在染料供给异常方面的逻辑控制过程中，通过或逻辑进行连接，如果达到燃料供给异常的逻辑，那么MFSSS-A系统就会将MFT信号输出。

2.3.3 火焰检测逻辑

在对火焰进行检测的过程中，每层需要进行四个检测点的设置，在层熄火方面主要使用的方式是四取三逻辑，炉膛熄火主要通过n层熄火的与逻辑进行连接和控制，如果达到炉膛熄火的具体要求，那么MFSSS-A装置会将MFT信号输出。

2.3.4 送/引风机、水位检测控制逻辑

如果在运行的时候，两台送风机分别失去或者是在运行的过程中，出现两台引风机同时失去的情况，还有在两个水位信号都无法及时获取的条件下，那么MFSSS-A装置会将MFT信号输出。

2.3.5炉膛吹扫控制逻辑

进行炉膛吹扫，主要是为了清除管道以及炉膛内不可能产生的可燃性混合物，避免在点火的过程中出现炉膛爆炸，所以在事故跳闸、点火以及正常停炉的过程中，都需要进行吹扫操作。

2.3.6 汽包水位检测控制逻辑

需要配置三台水位变送器，对其量程进行设置，一般情况下控制在±300mm；在对水位信号保护逻辑进行设置的过程中，可以设置为4～20mA/DC，在获得水位信号之后主要利用两路4～20mA/DC来进行输出，显示在DCS设备或者是二次仪表当中。

结束语

在对大型火力发电机组进行设计和施工的过程中，利用DCS来进行ETS和FSSS功能进行实现是非常常见的。这种一体化的技术当中，其特点具有接口相对简单、总投资量少，能够减少维护的费用，可以避免采购大量的备件备品，然而和安全息息相关的功能和系统方面，主要是通过DCS控制器来完成的，虽然不符合当前很多电厂的相关规定和要求，因此通过达到国际标准的安全控制系统来保护电厂的锅炉，能够有效的避免人员在事故当中出现损伤，确保电厂的设备处于稳定运行的状态，提高电厂的竞争力和发电效率。

参考文献：

[1]冯彩侠.锅炉的安全运行管理与维护保养研讨[J].工程技术：文摘版，2016（02）：163．

[2]FSC技术手册[K]．FSC manuals

[3]华伟，张永，年华.安全型PLC系统在锅炉FSSS中的应用[J].吉林电力，2007，35（2）：32-35.

[4]DL/T 1091-2008，火力发电厂炉膛安全监控系统技术规程[S]．指导老师：刘晓悦