第一节 炉膛安全监控系统概述

1、炉膛安全监控系统,第一节炉膛安全监控系统简介,炉膛安全监控系统的概念,炉膛安全监控系统是指对锅炉燃烧器进行自动投切控制，以满足机组启停及增减负荷的要求；对锅炉的运行状态进行监视，并确保锅炉安全的一个控制保护系统。在有些资料中，也把该系统称为燃烧器管理系统BMS，在不作严格区分的场合，可以将这两个系统等同。从FSSS的定义可以看出，该系统主要包括两部分内容：燃烧器控制系统BCS，完成锅炉燃烧器的自动投切控制；锅炉安全保护系统FSS，在锅炉正常工作和启停等各种运行工况下，持续监视燃烧系统及机组的大量参数和状态，进行逻辑判断和运算，必要时发出动作指令，通过各种顺序控制和联锁装置，使燃烧系统中的有关设

2、备严格按照一定的逻辑顺序进行操作，以保证锅炉燃烧系统的安全。,一、FSSS基本功能,目前，FSSS产品较多，实现方式也有多种，不同的系统在设计思想和设计方法上不尽一致，但功能大同小异。总体而言，FSSS的功能是确保锅炉安全、经济、稳定地运行，可分为燃烧器控制功能以及锅炉安全监控功能。具体将FSSS的基本功能归纳为以下几个方面。(1)炉膛吹扫(2)燃油投入许可及控制(3)煤粉投入许可及控制(4)持续运行监视(5)特殊工况监控(6)紧急跳闸(7)跳闸后炉膛吹扫,(1)炉膛吹扫,锅炉停炉后，尤其是长期停炉后，闲置的炉膛里必然会积聚一些燃料或杂物，给重新运行带来不安全因素，因此，FSSS设计了点火前炉

3、膛吹扫功能。在吹扫许可条件满足后，由运行人员启动一次为时5min的持续炉膛吹扫过程，这些吹扫许可条件实际上是全面检查锅炉是否能投入运行。为了防止运行人员的疏忽，系统设置了大量的联锁，锅炉如果不经吹扫，MFT信号不复位，则无法进行投油、点火等进一步操作。同时，必须满足5min的吹扫时间，如果因为吹扫许可条件失去而引起吹扫过程中断，必须等待条件重新满足后，再启动一次5min的吹扫，否则锅炉也无法点火。,(1)炉膛吹扫,启动点火前吹扫时应保证炉膛内有足够的风量，一般采用3040额定空气量。吹扫时应先启动回转式空气预热器，然后再按顺序启动引风机和送风机各一台，这样可防止点火后回转式空气预热器因受热不均

4、匀而发生变形，同时也可对回转式空气预热器进行吹扫。在进行锅炉点火前吹扫时，还应切断电除尘器的电源，这是因为如果炉膛内有可燃混合物，在吹扫时这些可燃性混合物将通过电除尘器至烟囱，除尘器电极上的高压有可能点燃可燃混合物，引起炉膛爆燃。,(2)燃油投入许可及控制,在锅炉完成点火前吹扫后，控制系统将开始对投油点火所必备的条件进行扫描，如吹扫是否完成、点火油启动油系统泄漏试验是否成功、油源条件是否满足、雾化介质条件是否满足、油枪和点火枪机械电气条件是否满足等。上述条件经确认满足后，FSSS将向运行人员发出点火许可信号，一旦运行人员发出点火指令后，系统对将要投入的油层组进行自动程序控制，程控内容包括总油源

5、汽源开启、编排燃烧器启动顺序、油枪和点火枪的推进、油枪油阀的控制、点火时间的控制、点火成功与否的自动判断、点火完成后油枪的吹扫、油层组点火不成功的跳闸等。,(3)煤粉投入许可及控制,系统成功完成锅炉点火及低负荷运行后，即开始对投入煤粉所必备的条件进行检查，完成大量的条件扫描工作。主要包括锅炉参数是否合适、煤粉点火能量是否充足、喷燃器工况、有关风门挡板工况、制粉系统准备条件等。待上述诸条件满足后，系统向运行人员发出允许投煤粉信号。运行人员发出投煤粉指令后，系统开始对将要启动的煤层进行自动程序控制，内容包括编排设备启动顺序、控制启动时间、启动各有关设备、监视各种参数、启动成功与否判断、煤层自动启动

6、，不成功跳闸等。系统还对煤层正常停运进行自动程序控制。,(4)持续运行监视,从点火前吹扫开始，锅炉就被置于FSSS的全面安全监控之下。系统连续监视机组各主要状态和参数，如炉膛压力、汽机运行状态、全炉膛火焰、各种辅机工况等。发现各种不安全因素时都给予声光报警，直至跳闸锅炉。,(5)特殊工况监控,这里的特殊工况是指负荷返回和快速切负荷，当机组发生这两种工况时，FSSS的任务是与其他控制系统(主要是MCS)配合，尽快将锅炉负荷减下来。负荷返回(RunBack，简称RB)是由主要辅机故障引起的锅炉急剧减负荷的特殊工况。当发生这种工况时，FSSS迅速将锅炉减到与运行辅机能力相匹配的负荷值，同时将汽机负荷

7、调整到该目标值。快速减负荷(FastCutBack，简称FCB)是由汽机或发电机侧故障引起的停机不停炉或带厂用电运行的工况。,(6)紧急跳闸,锅炉在运行中若出现了某些运行人员无法及时作出反应的危急情况时，系统将进行紧急跳闸，如出现炉膛熄火、燃料全中断等情况时，FSSS将启动主燃料跳闸(MainFuelTrip，简称MFT)，同时记录和显示首出原因以便于处理。FSSS还为运行人员提供手动启动主燃料跳闸的手段。发出主燃料跳闸信号后，FSSS将切除所有燃料设备和有关辅助设备，切断进入炉膛的一切燃料。主燃料跳闸后仍需维持炉内通风，故需要进行吹扫以清除炉膛及尾部烟道中的可燃性混合物。吹扫结束前，在有关允

8、许条件未满足的情况下，不允许再送燃料至炉膛，系统不允许运行人员在不遵守安全规程的情况下启动设备，如果违反安全规程，设备将无法启动。,(7)跳闸后炉膛吹扫,锅炉紧急跳闸时，炉膛在一瞬间突然熄火，残留大量可燃性混合物，而且温度很高，很可能引起炉膛爆炸。因此，FSSS在锅炉跳闸的同时启动炉膛吹扫，吹扫时间也是5min。与点火前吹扫不同的是，跳闸后的炉膛吹扫被自动启动且许可条件数目大为减少。如果是由送、引风机全停引起的锅炉跳闸，系统将全部烟、风挡板开至最大，利用自然通风冷却炉膛。,二、FSSS组成,目前，炉膛安全监控系统通常由四个部分组成：控制台、逻辑控制系统、执行机构和检测元件，参见图12-1。,控

9、制台,包括运行人员控制台(操作员LCD和键盘)、就地控制台、系统模拟台等。运行人员控制台包括指令器件和信息反馈器件。指令器件用于发出控制指令对燃烧设备和系统进行操作，如锅炉启动时燃烧器点火及锅炉停炉时燃烧器熄火等操作；信息反馈器件用作状态指示，向运行人员反馈燃烧设备和系统的运行状况。随着电厂自动化程度的提高，大型火电厂都取消了操作盘台，炉膛安全监控系统的绝大部分指令和状态信息，都通过操作员站的LCD和键盘来实现。指令器件体现为操作站操作画面上的操作按钮、操作热点或快捷键，而信息反馈器件的形式变得非常丰富，可以采用文字变化、颜色变化、闪烁、图形、动画、曲线、报表等多种方式显示燃烧设备和系统的操作

10、和运行信息。为了便于维修、测试和校验现场设备，FSSS一般需要设置就地控制台，如给煤机就地台、磨煤机液力和润滑油系统就地台等。系统模拟台是系统调试和故障寻找的有力工具，可以对各层燃烧设备及总体功能进行模拟操作实验。,逻辑控制系统,逻辑控制系统是FSSS的核心。FSSS需要控制的设备多，流程和操作方式多变，使得FSSS的逻辑控制系统比较复杂。从图12-1可以看出，逻辑控制系统一方面接收运行人员的操作指令，一方面接收检测元件检测的实时状态信息，这些状态信息既包括锅炉炉膛的状态信息，也包括执行机构的执行状态。逻辑控制系统综合运行人员的操作指令和检测信号，进行一系列逻辑运算，逻辑运算的结果驱动执行机构，控制相应的对象(如燃料阀、风门挡板等)。同时，逻辑控制系统发送信息给反馈器件，使运行人员随时掌握燃烧设备的运行状态。需要强调的是，FSSS并不是一个完全独立的控制系统，它与机组的其他控制系统有机地联系在一起。,执行机构,执行机构也称驱动装置，是FSSS系统中的驱动机构。包括：各种电磁阀、控制阀；点火枪的驱动机构；各种挡板的驱动装置；磨煤机、给煤机等电机控制器等。,检测元件,检测元件是FSSS的信号源泉，其主要作用是将反映燃烧系统状态的各种参数转换成FSSS可接受的信