FSSS系统逻辑设计说明(黔西版1229).doc

黔西电厂2300MW机组FSSS系统逻辑设计说明黔西电厂2300MW#1/2机组FSSS系统逻辑设计说明黔西发电厂2004-12-27FSSS系统逻辑设计说明1. 综述 在现有的电厂安全运行规范中，需要设置炉膛安全保护系统(简称FSSS)。它是一个燃料安全联锁和燃烧设备控制系统，能在锅炉正常工作和启动、运行、停止等方式下，连续监视燃烧系统的参数与状态，并且进行逻辑运算和判断，通过联锁装置使燃烧设备中的有关部件，按照既定的、合理的程序，完成必要的操作或处理未遂事故，以保证锅炉炉膛及燃烧系统的安全，它在防止运行人员操作事故及设备故障下引起锅炉炉膛及辅助设备爆炸方面起着重要作用。以下的描述符合现行的NFPA标准和原电力部的设计规范。任何关于燃料安全处理和燃烧设备控制的办法、规则都根据这些建议和意见进行核对，并适当地采纳（除非是NFPA标准不允许）。2. 锅炉的基本配置 本工程所采用的锅炉为哈尔滨锅炉厂有限公司引进英国BEL公司技术制造的HG-l02517.3WM型“W”型火焰锅炉，为亚临界压力，中间一次再热的自然循环锅炉，双拱形炉膛倒“U”形布置。16套燃烧器布置在拱上，“W”形火焰燃烧方式，尾部分隔烟道结构，采用挡板调节再热器汽温，固态排渣，平衡通风，露天布置。 锅炉制粉系统：磨煤机4台双进双出钢球磨煤机，给煤机8台全封闭胶带式称重给煤机，采用正压直吹式制粉系统。 锅炉油系统：采用两级点火方式，即高能点火装置点燃轻柴油，再由油燃烧器点燃相应的煤燃烧器。 锅炉设计制造狭缝式燃烧器，为了提高煤粉浓度、改善着火条件，在燃烧器上加装旋风分离器。该燃烧器一次风口和二次风口间隔布置，三次风口布置在炉膛前后炉壁的底部，助燃空气主要由炉拱处引入二次风，三次风仅用来为与灰斗斜管接角的边缘火焰提供足够空气以防其熄火。锅炉共有20只油燃烧器，前后墙布置，每只油燃烧器配有1只机械雾化油枪(可进退)，1只点火枪(可进退)、1只高能点火器、1只进油阀、1只吹扫阀、1只油火焰监测器，其中有4只机械雾化启动用（墙式）油燃烧器，该燃烧器只在锅炉从冷态加温时使用并且不用于煤燃烧器点火。锅炉共有16只煤燃烧器，前后墙布置，每台磨煤机配2台给煤机，B、C磨对应前墙各4只煤燃烧器；A、D磨对应后墙各4只煤燃烧器。锅炉采用了“W”火焰燃烧技术。该锅炉是将燃烧器布置于前后墙拱上，煤粉气流从燃烧器垂直向下喷火燃烧，着火后向下伸展，火焰伸展到一定程度后转弯向上流动，使整个燃烧室内火焰呈“W”状。 每只燃烧器配有一只火焰监测器，共36只(煤16只，油20只)。3. 主要功能逻辑功能主要分为三大部分：公共逻辑，油组逻辑，煤组逻辑。FSSS系统作为DCS的一个子系统，采用新华的XDPS400分散控制系统，由三对冗余DPU18/38、19/39、20/40组成。DPU18/38控制公共逻辑和油燃烧器，DPU19/39控制磨组A和B；DPU20/40控制磨组C和D。31公共逻辑 公共逻辑只处理除油组、煤组燃烧设备以外的有关逻辑。它不对每一组油组、煤组发出具体的设备操作指令，而对油组、煤组发出原则性指令，如油组、煤组的点火允许，切断主燃料MFT等。同时还对涉及锅炉总体的保护逻辑发出有关指令，如炉膛吹扫控制，MFT，RB等。公共逻辑主要有下述几部分组成：u MFT及首出原因指示u OFTu 炉膛吹扫u 油泄漏试验u 油母管跳闸阀和回油阀控制u 火焰检测及其冷却风机的控制u 油组、煤组点火允许u 密封风机控制u RUNBACKu 二、三次风挡板的联锁控制311炉膛吹扫 在炉膛吹扫完成之前应阻止任何燃烧设备启动而使燃料进入炉膛。它分为点火前膛吹扫和MFT跳闸后炉膛吹扫。点火前炉膛吹扫是为锅炉点火做好准备，置换可能存在炉膛内的积聚可燃物，以免点火时产生不可控制的爆炸。MFT跳闸后炉膛吹扫是及时排除高温炉膛内可燃物的积聚。u 吹扫条件（下列条件均满足） 风量30 至少85的拱上（二）、拱下（三）二次风挡板在吹扫位（冷启二次风45%，热启二次风100%，冷启三次风100%，热启三次风20%） 任一对送、引风机运行 两台一次风机全停 所有给煤机全停 所有磨煤机全停。包含以下内容（相与）：1、磨全停2、磨燃烧器关断门全关3、磨分离器关断门全关4、磨一次风关断门关 所有支油阀全关 油跳闸阀已关 两台空预器运行 除尘器全停 汽包水位正常（模拟量判断） 炉膛压力正常（模拟量判断） 所有探头无火（探头无火的判据待设备选型后讨论） 油泄漏试验完成（或旁路） 无MFT跳闸指令 火检冷却风机运行且风压正常u 吹扫过程 当上述条件满足后，表明正有空气通过炉膛，实际上这时已经在吹扫，“吹扫准备”灯亮，按下“启动按钮”启动炉膛吹扫程序，“正在吹扫”灯亮，并进行5分钟的吹扫计时，期间吹扫条件始终满足，5分钟之后则“吹扫完成”灯亮，MFT信号被复位，锅炉可以点火启动。这期间如任一吹扫条件丢失，则“吹扫中断”灯亮，待吹扫条件重新建立后，重复上述吹扫过程。 点火前炉膛吹扫的计时是由运行人员启动进行的，吹扫完成信号还会送到MFT继电器硬跳闸回路，自动复位MFT继电器。吹扫完成之后，如60分钟内不点火，则会引发“点火失败”，请求再次吹扫。 MFT跳闸后炉膛吹扫的计时是在满足条件后自动进行的，后吹扫条件为：1、 风量302、 油跳闸阀已关3、 所有磨煤机全停4、 所有给煤机全停5、 所有探头无火（探头无火的判据待设备选型后讨论）6、 MFT动作7、 所有支油阀全关点火前吹扫过程中或MFT跳闸20秒后，炉膛压力低低跳引风机，炉膛压力高高跳送风机。 312主燃料跳闸MFT及其首出指示 MFT是FSSS中最重要的功能，当可能出现引起炉膛爆炸或危及锅炉安全运行的情况时，立即迅速切断所有进入炉膛的燃料，防止炉膛爆炸，以确保锅炉安全。u MFT跳闸条件 出现下列情况之一，MFT动作，切断所有进入炉膛的燃料。 两台送风机全停 两台引风机全停 两台一次风机全停且至少一磨煤机运行且无油组投运（投运油枪小于4） 汽包水位高高延时5秒 (3取2) 汽包水位低低延时5秒 (3取2) 炉膛压力高高延时2秒 (3取2) 炉膛压力低低延时2秒 (3取2) 火检冷却风机均停或火检冷风压力低低(3取2)延时10分钟 锅炉负荷（取自MCS系统汽机首级压力，一路硬接线加一路网络变量）大于25%且总风量30%2. 火检冷却风机运行且风压正常3. 吹扫完成4. 汽包水位正常5. 炉膛压力正常u 油点火允许条件1. 炉膛点火允许2. 供油母管压力正常3. 油跳闸阀已开4. 相应的二次风挡板开到45位和三次风挡板开到100位。5. 供油母管温度大于20摄氏度。u 煤点火允许条件1. 炉膛点火允许2. 一次风温合适（大于180摄氏度）3. 二次风温合适（大于177摄氏度）4. 一次风允许（两台一次风机运行或一台运行时风压大于7KPa且不超过2台磨运行）5. 密封风允许（有密封风机运行且密封风压大于8KPa）317 RUNBACK 当机组运行过程中，重要的辅机包括给水泵（两台运行，跳了一台，备用泵未及时启动）、送风机、引风机、一次风机两台中的一台因故障而跳闸，机组以一定速率降低负荷指令，快速切掉部分磨煤机，保留两台运行，以降低出力，稳定锅炉汽压。 FSSS接收MCS送来的RB信号后，分以下两种情况：1如果不是一次风机跳闸引起的RB，CCS切为机跟炉方式，若此时有4台磨运行则跳A磨，B磨由运行人员判断是否需要停；若只有3台磨运行则跳未运行磨对侧的磨（即当A、B、D磨运行时跳D磨，A、C、D磨运行时跳A磨，B、C、D磨运行时跳B磨）；2如果是由一台一次风机跳闸引起的RB，若4台磨运行则跳A磨，如果一次风压持续低于6.0KPa，则间隔10S依次跳B、C、D磨，直到一次风压正常为止；若只有3台磨运行则跳未运行磨对侧的磨（即当A、B、D磨运行时跳D磨，A、C、D磨运行时跳A磨，B、C、D磨运行时跳B磨），如果一次风压持续低于6.0KPa，则间隔10S按照A、B、C、D原则顺序跳磨，直到一次风压正常为止，同时降低每台运行磨的出力，以满足降低了的负荷指令。附：黔北RB逻辑：1、 送风机RB11、 一台送风机跳闸；12、 机组主控画面RB出现，机组的控制方式由机炉协调控制方式或炉跟机方式切为机跟炉方式，跳燃烧自动；13、 如果此时为4台球磨机运行，则MCS发RB指令至FSSS，停A磨；如果只有3台球磨机运行，则不跳任何一台球磨机；14、 另一台送风机动叶开度在原基础上增开15，两台引风机静叶开度均关闭10。2、 引风机RB21、 一台引风机跳闸；22、 机组主控画面RB出现，机组的控制方式由机炉协调控制方式或炉跟机方式切为机跟炉方式，跳燃烧自动；23、如果此时为4台球磨机运行，则MCS发RB指令至FSSS，停A磨；如果只有3台球磨机运行，则不跳任何一台球磨机；24、 另一台引风机静叶开度开完，两台送风机动叶开度均关闭10。3、 一次风机RB31、 一台一次风机跳闸；32、 机组主控画面RB出现，机组的控制方式由机炉协调控制方式或炉跟机方式切为机跟炉方式，跳燃烧自动；33、 如果此时为4台球磨机运行，则MCS发RB指令至FSSS，停A磨，此时若一次风总风压低于6kPa则延时6秒停D磨。34、 如果RB发生时仅3台球磨机运行，则按以下顺序只停一台球磨机：A、B、C磨运行，停A磨；A、B、D磨运行，停B磨；A、C、D磨运行，停C磨；C、B、D磨运行，停D磨。35、 RB发生后A、B一次风出口联络门打开；另一台一次风机入口导叶全开。4、 给水泵RB41、 一台汽动给水泵跳闸，备用电泵未联动（或抢合不成功）；42、 机组主控画面RB出现，机组的控制方式由机炉协调控制方式或炉跟机方式切为手动方式，跳燃烧自动；43、 RB指令启动DEH关闭汽机调门，功率快速降至160MW（调门行程第一阶段按0.6速率关闭、第二阶段按0.5关闭）。44、如果此时为4台球磨机运行，则MCS发RB指令至FSSS，停A磨；如果只有3台球磨机运行，则不跳任何一台球磨机 318二、三次风挡板的联锁控制 二次风挡板8个布置在拱上油燃烧器周围，用来提供辅助燃烧空气和冷却油枪的；三次风挡板8个，布置在拱下风箱的垂直墙上，用来提供辅助燃烧空气，使煤粉气流从燃烧器垂直向下喷火燃烧，火焰伸展到一定程度后转弯向上流动，从而使整个燃烧室内火焰呈“W”状。 炉膛吹扫前或热启动置位，有一条件：全开二次风门挡板和置三次风挡板20开度，画面上提供了一个热启动吹扫按钮，在MFT存在的情况下，可使所有拱上二次风门挡全开，置三次风挡板20开度在点火位；炉膛吹扫前或冷启动置位，有一条件：开二次风门挡板45和全开三次风挡板，画面上提供了一个冷启动吹扫按钮，可使所有拱上二次风门挡开到45，置三次风挡板全开。 送、引风机跳闸引发的MFT，有以下动作过程：先将二次风挡板保持原位1分钟，然后再全开15分钟。通风时应缓慢打开送、引风机挡板，确保风烟通道畅通无阻。 一台磨煤机对应的前墙或后墙4个煤燃烧器，每两个煤燃烧器对应一组拱上二次风挡板，拱下三次风挡板。 油燃烧器投运（煤燃烧器未投运），相应的二次风挡板全开，三次风挡板置点火位20。然后释放相应的二次风、三次风挡板由运行人员手动控制（单台控制或成组控制由运行人员选择）。油、煤燃烧器均停运，运行人员手动关二次风、三次风挡板。32 油组逻辑（以A组为例） 油点火允许条件建立后，即可点燃油燃烧器。系统设计了单只油燃烧器的程控启停方式和油组（对应磨煤机的4只油燃烧器）的程控启停方式。当然，运行人员也可手操单个设备进行启停，但我们不推荐采用此方式。u 单只油燃烧器的程控启动油点火允许，油燃烧器的程控停止程序未运行，本油阀未开，就可启动该油燃烧器的程控启动程序。按以下步骤进行：1. 进油枪2. 进点火枪3. 开油阀并打火4. 自动退点火枪打火时间最长为15秒，期间如油火检见火10秒以上，该油燃烧器投运成功，程控启动程序结束。 期间如油点火允许一旦丧失，则自动中止该程序，并自动退出油枪。 油燃烧器投运判断依据为：油枪进到位、油阀开且油火检见火。 任一相关设备故障会报警。u 单只油燃烧器的程控停止 在NO OFT的前提下，油燃烧器的程控启动程序未运行，油燃烧器已投运，就可启动该油燃烧器的程控停止程序。按以下步骤进行：1. 关油阀2. 进点火枪3. 开吹扫阀且打火4. 延时30秒后关吹扫阀5. 退油枪吹扫时间为30秒，期间如发生OFT，则自动中止该程序，并自动退出油枪。u 油组的程控启动 油点火允许，就可启动该油组的程控启动程序。按以下步骤进行：1. 启动A1油燃烧器程控2. 启动A3油燃烧器程控3. 启动A2油燃烧器程控4. 启动A4油燃烧器程控 该程序以15秒间隔，依次启动单只油燃烧器的程控。 期间如油点火允许一旦丧失，则自动中止该程序，并自动退出所有油枪。u 油组的程控停止 在NO OFT的前提下，就可启动A油组的程控停止程序。按以下步骤进行：1. 停止A1油燃烧器程控2. 停止A3油燃烧器程控3. 停止A2油燃烧器程控4. 停止A4油燃烧器程控 该程序以30秒间隔，依次停止单只油燃烧器的程控。 期间如发生OFT，则自动中止该程序，并自动退出油枪。u 单设备的操作允许条件1. 油枪进无条件，退条件：油阀和吹扫阀均关到位。2. 油枪进到位后允许进点火枪；点火枪进到位20秒后自动退。3. 吹扫阀开条件：油枪进到位和油阀均关到位。但一旦发生OFT的情况就会强制关吹扫阀。4. 油阀开条件：油点火允许、油枪进到位，点火枪进到位。但一旦发生OFT、或油枪启/停程控失败的情况就会强制关油阀。5. 高能点火器打火允许条件：油点火允许、点火枪进到位，打火时间15秒。但一旦发生油枪没进到位、OFT、或油枪启/停程控失败的情况就会强制停止打火。33 煤组逻辑（以A组为例） 本锅炉选用沈阳重型机器厂引进法国阿尔斯通技术生产的直吹式双进双出钢球磨煤机系统。A煤组控制主要包括以下设备： 一台稀油泵、两台低压润滑油泵、两台高压油泵、一个热风挡板、一个冷风挡板、一个一次风隔绝门、相关设备密封风门，左右侧各个燃烧器关断阀、分离器关断门、吹扫风门、一台喷射油泵、喷气泵、磨煤机、左右侧各一台给煤机、左右侧各一个给煤机进口煤闸门、左右侧各一个给煤机出口煤闸门等。u 直吹式双进双出钢球磨的工作原理 原煤经给煤机输送进入混料箱，在此与旁路风混合，被旁路风预干燥后通过下降管经中空轴螺杆进入磨煤机，进行碾磨。容量风则经中空轴进入磨本体，将煤粉带出，并再次与旁路风会合，经上升管进入相应側的煤粉分离器，合格煤粉经由四根煤粉管道通过煤燃燃器进入炉膛燃烧，不合格煤粉则经返回管再次进入磨机进行碾磨。由此可见，进入磨本体的一次风只有容量风，在磨煤机内粉位一定（既风煤比一定）的情况下，磨煤机的出力与容量风量成正比，而旁路风不经过磨煤机筒体，它的作用是干燥原煤和输送煤粉，保证在磨煤机出力很低时(80%）输送煤粉，以防煤粉在管道中沉积。u 系统主要设备的控制1 两台低压润滑油泵，一台运行，一台备用，用于润滑磨煤机轴承。画面上设有联锁开关，当联锁投入时，运行泵停止或润滑油压低会联锁启动备用泵。单台低压润滑油泵启动、停止无条件。任一台工作且润滑油压不低就产生低压油泵工作正常信号。2 两台高压润滑油泵，两台同时运行，分别用来形成驱动端和非驱动端的顶轴油压，在主电机启动之前启动。主电机运行3分钟后自动停运。 3 密封风系统包括： (1) 给煤机密封风门：用于密封给煤机，防止煤粉外冒。给煤机启动前必须开，给煤机停止后允许关。(2) 中空轴密封风门：磨组启动前必须开，磨煤机停止后允许关。(3) 分离器关断门密封风门：磨组启动前必须开，磨煤机停止后允许关。 4 燃烧器关断阀：一旦发生磨煤机跳闸指令或吹扫程控关指令，就联锁关闭。5、 分离器关断阀：一旦发生磨煤机跳闸指令或吹扫程控关指令，就联锁关闭。 6 吹扫电动门：需要进行管道吹扫时，确认分离器出口门关闭，相应的燃烧器关断门开，可打开吹扫电动门进行吹扫。一旦发生MFT或两台一次风机全停，必须联锁关闭。7一次风隔绝门：磨煤机停运后必须联锁关闭。8磨煤机主电机启动条件：（下列条件均满足）（1） 磨煤机电气已准备好（2） 煤点火允许（3） 对应燃烧器的油枪都投运，三台磨机投运，启第四台磨机时，取消油枪投运条件。（4） 有低压油泵运行且油压正常，油箱温度大于30摄氏度。（5） 两台给煤机停止（6） 一次风隔绝门开。（7） 无磨跳闸指令。（8） 至少有一个分离器出口关断门和对应的燃烧器关断门全开。（9） 中空轴和分离器出口关断门密封风门全开。（10） 两台高压油泵运行且油压正常。（11） 稀油泵运行且油压0.7MPa（减速机油源）。（12） 容量风挡板开度均大于5。（13） 磨煤机出口温度大于60摄氏度。（14） 密封风机至少一台运行且风压大于7KPa。（15） 盘车装置脱扣。 9发生下述任一条件，就发生磨煤机跳闸指令，联锁跳闸磨煤机、关闭一次风隔绝门、关闭燃烧器关断阀、关闭分离器关断门、关闭热风门、打开冷风门、跳闸给煤机，中止磨煤机启动顺控、停止顺控程序。（1） 任一磨轴承温度高高（包括磨轴承、电机轴承）（2） 两台低压润滑油泵均停运（3） 润滑油压低低延时5秒（4） 磨煤机运行时，4燃烧器关断阀全关（煤火焰联关燃烧器关断门，燃烧器关断门全关后跳磨）或4个风粉气动门全关（5） 磨煤机运行时，分离器密封风门关闭（6） 任一给煤机运行时，一次风隔绝门关闭（7） MFT（8） 两台一次风机全停（9） 稀油泵停止或减速机油压0.5Mpa（10） 喷射油故障（喷射油泵和喷射气泵每30分钟工作一次，每次工作20秒钟，在DCS中控制；若两个周期未工作，就为喷射油故障）（11） 磨煤机出口温度高延时5分钟（12） 两台给煤机全停延时15分钟（13） 手动紧急停止（14） 两台密封风机全停（15） 密封风/压力冷风差压低二值（16） RB跳磨煤机 10给煤机进口煤闸门开关无条件。给煤机出口煤闸门开无条件，给煤机跳闸联锁关出口煤闸门。 11给煤机启动条件：（1） 煤点火允许（2） 给煤机密封风门开（3） 磨煤机运行30秒（4） 给煤机电气已准备