fsss系统-李海滨PPT课件VIP

.,1,炉膛安全监控系统,李海滨2009年12月9日,.,2,第一讲FSSS原理,.,3,一、炉膛常见事故原因分析,1炉膛爆燃事故。炉膛爆燃指的是在锅炉炉膛烟道和通风管道中积存的可燃混合物突然同时被点燃，而使烟气侧压力升高造成炉墙结构破坏的现象。在我国通常和炉膛灭火事故联系在一起，俗称“灭火放炮”。爆燃过程理论分析：爆燃三条件：炉内积存可燃物；可燃物的浓度达到爆炸浓度；火源。,.,4,（2）炉膛爆燃的防止。,炉膛灭火后必须吹扫后才能点火。防止重复点火防止燃料漏进停用的锅炉防止一个或几个燃烧器突然失去火焰。,.,5,水冷壁泻漏爆管事故如果炉内结焦又造成成水冷壁爆管可能造成炉内爆燃事故，因燃尽的焦炭与水起化学反应而产生水煤气。化学反应式为C+H2OCO+H2CO和H2均是易燃气体，加上炉内煤粉形成了一种混合爆燃物质，其爆燃强度相当危险。3引风中断事故：该事故将造成炉膛压力增大，燃烧恶化。4、送风中断事故：该事故将造成炉膛灭火和炉膛压力过低。5、给水中断事故：将造成水冷壁管内失水烧坏水冷壁管，对于直流炉比汽包炉危险更大。6、掉焦事故：炉膛顶部掉焦砸坏下联箱造成灭火爆燃事故。,。,.,6,二、炉膛安全监控系统（FSSS）概述,FSSS主要安全功能FSSS主要是保证锅炉安全运行，不参与调节，它的联锁等级是最高的，具体的安全联锁条件要根据机组的燃料系统的物理特性和燃料种类决定。大型机组FSSS系统包含下述主要安全功能炉膛点火前后的吹扫；暖炉油点火；主燃料（煤粉）的引入；连续运行的监视；紧急停炉；燃烧后的吹扫。,.,7,FSSS系统的组成：控制屏：内含运行人员控制屏仿真屏和就地控制屏。现场设备：包括驱动装置伺服电机，阀门、执行器、传感元件火焰检测器等设备。逻辑屏：逻辑屏硬件结构现多采用PLC、或DCS。工程技术人员根据生产过程工艺要求编写出逻辑图，对于FSSS系统主要有下列几种逻辑图。自动吹扫逻辑图首次跳闸记忆逻辑图主燃料跳闸（MFT）逻辑图炉膛熄火逻辑图,.,8,.,9,.,10,.,11,.,12,火焰检测系统,燃料燃烧的化学反应中将释放出大量的能量，包括光能，如紫外线（0.006-0.4M）可见光（0.4-0.76M）红外线（0.76M以上），热能和声辐射能等，应用不同的火焰特征可以构成不同类型火检器。,.,13,.,14,I火检器的类型直接式火检器。一般用于点火器的火焰检测，常用的有检出电极法、差压法、声波法和温度法等。间接式火检器利用辐射光能原理，检测火焰中的紫外、可见和红外光线的存在以判定火焰状况。数字图象火检装置用CCD摄象机摄取火焰图象送到计算机对图象进行数字化处理，计算出燃料燃烧火焰的温度场，火焰的能级，从而判断出燃烧的好坏及燃烧不稳告警和熄火保护等。,.,15,2、火焰检测装置构造,探头部分探头一般由透镜，光导纤维，光敏元件（包括光敏二极管、三极管，光电池和CCD光图象器件）构成。由于是在高温和污染环境下工作，透镜、光纤和传感元件都密封在一长形钢管内，并以风冷却。确保探头不被损坏和污染.。火焰产生的辐射能和图象经过透镜聚焦到光纤输入端，输出端传送到光电敏感元件而转换成电信号（包括模拟图象信号），送入电放大器和计算机进行信号处理，最后通过显示器显示火焰状况。机箱部分机箱内装有电子线路放大板和单片计算机等元器件。火焰信号经过多次转换成电流信号机箱里被转换成电压信号。机箱里包括了4个角的检测线路和2/4逻辑线路。对于不同的燃料，不同的火焰检测原理，机箱的线路结构均有不同。风冷部分由于探头工作环境温度很高，灰尘油雾等影响，设立了专门的风冷系统，用二台互为备用的风机，对探头进行冷却吹扫。,.,16,3各种火焰检测器,（1）红外线火检通过检测燃烧火焰放射的红外线强度和火焰频率来判别火焰是否存在，探头采用硫化铅光电管或硅光电二极管，由于炉膛火焰闪烁频率低于燃烧器频率，红外线火检能区分燃烧器和背景火焰。（2）可见光火检同时检测火焰闪烁频率和可见光亮度，并进行逻辑加运算来检测燃烧火焰的存在。采用火焰平均光强和脉动闪烁频率双信号，可提高检测的可靠性。另外，可见光检测器有滤红外光功能，能排除烟尘，热烟气，炉渣和炉壁的红外辐射，进一步提高了火检的可靠性。但是可见光不能穿透灰尘、烟雾，而红外则有一定的穿透能力。因此，红外检测比可见光更理想。（3）紫外线火检,.,17,（4）组合探头火检器。采用紫外线和红外线两种检测原理，它能同时检测各种燃料的能力，因为气体燃料燃烧的火焰主要是紫外线。而固体燃料燃烧的火焰介于二者之间。（5相关原理火焰检测它同时使用二只相同的探测器，使检测区域在燃烧区域相交，利用相关理论分析方法，根据相关系数的大小判断燃烧器的燃烧状况。(6数字式火检器数字式火检器使用微处理器及相应的软件算法，通过检测目标火焰的辐度和频率，并与在学习方式下存储的背景火焰图象进行比较，从而精确确定火焰的有无。每个燃烧器的火焰有着与其他燃烧器不同的火焰图象，这类似于人类指纹。,.,18,各种火检器在应用中存在的问题,火焰参数静态整定与火焰状态动态变化的矛盾。燃烧火焰的闪烁频率是一个随机函数，它受煤种、负荷、送风量变化等诸多因素影响，静态整定参数无法满足动态要求。火检探头小视场角与火焰大幅度飘移的矛盾。要准确检测火焰，就必须将检测头对准燃烧器火焰着火区，为尽量减少其他燃烧器火焰和背景火焰对火检器的干扰和影响，探头视角一般限制为度度。这样小视角的检测器难于随时对准因负荷变化，煤种变化，风量变化而飘移的火焰着火区。,.,19,火检探头安装与调整的矛盾分辨率不高，有“偷看”现象，是火检器普遍存在的问题，改变探头视角是克服偷看，提高火焰正确性的主要手段，但几乎所有是电厂均采用固定式安装，从外部无法调整探头视角。火检功能与燃烧诊断的矛盾现有锅炉使用的火检，功能单一，只检测火焰有无，为锅炉灭火保护提供信号，但这种灭火保护是消极的。它没有积极予防灭火的功能。火检不能诊断燃烧火焰状态和稳定性，不利于运行人员发现潜在的燃烧故障，更谈不上有针对性的进行燃烧调整，挽救炉膛灭火，减少经济损失。,.,20,5、数字式图象型火检,图象型火检是基于火焰电视、综合多媒体计算机和数字图象处理技术发展起来的，它继承了火焰电视直观形象的优点，又充分发挥计算机强大的处理计算能力，使火焰检测功能得到了质的提高。图象型火检分单个燃烧器的火焰图象检测和全炉膛火焰图象检测二部分，对于单个燃烧器的火焰检测主要是判断该燃烧器的好坏，发出熄火、着火和燃烧不稳的告警信号。对于全炉膛火焰检测主要是通过火焰图象信息计算出全炉膛火焰温度场分布状况及火焰燃烧的能级。防止火焰偏离中心和局部过热。目前正研究建立了一套完整的火焰图象的分析计算理论，就像天气预报的卫星云图一样，来予测火焰的各种态势，计算全炉膛火焰燃烧的能量，将能量信号、温度信号和全炉膛熄灭着火信号分别送往FSSS系统和CCS系统，及时进行燃烧调整，保证锅炉在安全经济下运行。,.,21,火焰图象检测器基本原理：,.,22,燃烧器火焰熄火着火判据的分析。,燃烧特征区判断：煤粉喷出燃烧器着火，燃烧有三个特征：即未燃区、初始燃烧区和完全燃烧区。在每个特征区内分别划出一个小的计算区域。然后根据三个特征区平均亮度的差别判断是否着火熄火。如三个特征区亮度相等判定为熄火。火焰锋面位置判断在黑龙区和着火区的局部灰度明显增大形成火焰锋面。利用这个特征值可判断火焰着火熄火。锋面位置差分判据煤粉着火可形成的锋面是不断抖动的。所谓差分就是利用相邻二次采样之间锋面位置的差分来描述这种抖动，设锋面沿轴变化，可得如下数字表达式（t）（t）（t）（）式中（t）时刻锋面位置。,.,23,（）全炉膛火焰图象数据分析,全炉膛火焰监视的主要目的包括观察燃烧器的点火过程，判别炉膛是否熄火，炉膛的火焰温度，幅射能量燃烧过程是否稳定，炉膛火焰中心是否处于正常位置和形态。火焰图象中含有许多反应燃烧状态和特征的信息值得研究和利用。利用热幅射理论和比色测温原理可计算出火焰图象的温度和相应的幅射能。炉膛燃烧温度和幅射能分布是人们在锅炉系统设计和设备运行控制中极为关心的重要参数，但长期以来没有可利用的合适的测量方法和技术条件获得实际数据。但计算机图象处理技术，使得人们能从摄取的火焰图象中得出它们的定量描述。,.,24,三、燃料安全系统,现代大型锅炉采用油、煤和天然气作为燃料，在输送油和天然气的管路和阀门不可以有任何的泄漏，将造成对环境的污染和严重的火灾。煤粉制备过程中也要严防煤粉泄漏和自燃或爆燃现象，确保运行安全。,.,25,油路的泄漏试验,泄漏试验的目的是检查油阀及其出口管路有无漏油现象。对于大型机组，在起动之前，大都要求对轻油管路及重油管路进行泄漏试验。我国电厂由于管理泄油造成火灾伤亡设备事故常有发生，故泄漏试验非常重要。,.,26,.,27,.,28,燃烧器管理系统,一般大型锅炉有两种燃烧器；油燃烧器（俗称油枪）和煤粉燃烧器。,.,29,油枪起停,油层起动许可条件为：重油跳闸阀打开；无MFT；雾化蒸汽压力正常；油温正常；重油总管压力正常；检测器风压正常；煤粉喷嘴摆到水平位置；锅炉风量小于40%；,.,30,.,31,.,32,2、煤粉燃烧器管理系统,从炉膛燃烧的角度来看，煤粉燃烧器的起停与暖炉油层的起停以及风箱档板的控制紧密地联系在一起。这里主要叙述煤粉燃烧器的起停，对于贮粉盒式制粉系统，只需控制给粉机和相应的一次风档板，其控制逻辑相对而言比较简单，对于直吹式系统由于给煤机和磨煤机直接参与机组负荷控制就比较复杂。,.,33,.,34,煤粉燃烧器的起停条件是：任一台一次风机运行；空气予热器（）出口温度150；风量30；火焰检测器冷却风正常；无跳闸指令；贮粉仓粉位3M；,.,35,每一个对角的煤粉燃烧器还必须满足其他点火许可条件才能起动。以层1，3角为例，其点火许可条件为：1轻油枪点火许可（或1轻油枪已点火）；3轻油枪点火许可（或3轻油枪已点火）；1，3给粉机正常；1，3未检测煤粉火焰；1，3给粉机未启动；1-3“煤粉燃烧器”对无跳闸指令；煤粉燃烧器按如下顺序进行；1-3轻油枪点火；开1一次风档板；发出层给粉机转速设置为20的指令至锅炉起动控制系统；起动1给粉机；开3一次风档板；起动3给粉机；停1-3轻油枪；,.,36,.,37,煤粉燃烧器停止的动作顺序大致是：1-3轻油枪点火；发出给粉机转速设置为20的指令至锅炉自动控制系统（）；停1-3给粉机；关闭1-3一次风档板；停1-3轻油枪；,.,38,直吹式制粉系统,以某台600机组为例。该机组锅炉共有6层煤粉燃烧器（对应于6台磨煤机），3层重油燃烧器，四角布置。每一只重油燃烧器配一只高能点火器，该锅炉没有设计轻油系统，其点火方式是高能电火花点燃重油，然后由重油点燃煤粉，并采用分层控制的结构形式,.,39,、磨煤机起动条件：对每一台磨煤机，都必须满足起动许可条件无跳闸；煤粉喷嘴摆动到水平位置，且风量40；或任一台给煤机在运行；锅筒压力0.35a；二次风温177。当上述条件同时满足时，则认为磨煤机起动许可条件满足。对某一台磨煤机，起动前必须有足够的点火能量支持，也就是必须满足点火许可条件，即：对应的暖炉油层已投运（如、层磨煤机对应于层暖炉油）。或邻近的某一台煤机转速50，且该给煤机的对应的油层已投入运行。如层给煤机转速50，且油层已投入运行，则认为层磨煤机的点火许可条件满足。或锅炉负荷30，且邻近任一台给煤机转速50，如层或层给煤机转速50，且锅炉负荷大于30，则认为层磨煤机的点火许可条件满足。,.,40,某一台磨煤机起动之前，还必须满足若干“内部条件”包括：,磨煤机润滑油压不小于5a；磨煤机出口阀打开；磨煤机出口温度93磨煤机轴颈液压泵在遥控和自动方式；给煤机在自动方式；冷风门开；不出现磨煤机“自动起动失败”信号；杂铁漏斗阀打开；一次风许可；不出现磨煤机跳闸信号。,.,41,当上述条件满足，且有磨煤机起动许可信号时，运行操作盘上“磨煤机准备好”指示灯发亮，如果此时点火许可条件已建立，密封风道管与磨煤机碗下的差压合适，且磨煤机处于停运状态，则运行人员可以按下磨煤机起动按钮，由逻辑回路送去指令去起动磨煤机电动机起动器。与此同时，逻辑自动送去指令去打开密封风门；并起动磨煤机轴颈液压泵，使轴颈液压控制系统投入运行。,.,42,给煤机起动条件。,当下列条件全部满足时，可以启动给煤机电动机起动器。磨煤机点火许可条件继续满足，在按下给煤机起动按钮后，该条件至少应维持3min。若该条件在3min内消失，则自动产生磨煤机跳闸指令，同时，停掉磨煤机及给煤机。给煤机转速设置在最小值，且磨煤机准备好，条件继续满足，磨煤机在手动方式，或磨煤机在自动方式而热风门已打开。磨煤机在运行；指令不存在；轴颈液压满足0.19；磨煤机功率大于最小值，或输送带上有煤。给煤机起动15，发出信号至锅炉协调控制系统，将给煤率投入燃料量累加回路。给煤机起动50后，可将给煤机投入自动。,.,43,磨煤机跳闸条件,在运行中的磨煤机，当遇到下列条件之一时，即自动跳闸；失去一台一次风机；有信号；磨煤机出口阀未开；在起动给煤机3min后，磨煤机点火许可条件失去；机组甩负荷（）时，发出跳闸磨煤机指令；润滑油压低已持续10；密封风总管/磨碗下差压低。磨煤机跳闸后，自动关闭密封风门，并自动停掉给煤机。此后，运行人员可在操作盘上关闭磨煤机出口阀。,.,44,给煤跳闸条件：,当出现下列条件之一时，给煤机自动跳闸；磨煤机停运；轴颈液压系统压力低；磨煤机电动机功率90MW时跳电泵。MFT动作后，继电器硬回路同时去跳以上第1,2,6,7,8,10条，以增强MFT动作的可靠性,.,74,2.3.4油燃烧器程控启/停逻辑,该厂32套油燃烧器均可进行自动启/停控制，但同时只能有1套油燃烧器在启动/退出过程中。油燃烧器的相关控制逻辑如下:下述条件具备，允许自动启动油燃烧器:(1)无MFT,OFT;(2)主进油阀已开，油泄漏试验阀已关;(3)油燃烧器无故障;(4)煤粉燃烧器无故障或该油火检有火;(5)油温高于一定值;(6)无油燃烧器在启动;(7)该排煤粉燃烧器在着火或该油火检无火;(8)该油角阀已关。以上条件1-4为绝对允许条件，在启动前后都必须满足。,.,75,下述条件具备，允许自动停止油燃烧器:(1)无MFT,OFT;(2)主进油阀已开，油泄漏试验阀已关;(3)任一火检有火(油或煤)。下述任一条件发生，强制停止油燃烧器:(1)该油燃烧器点火失败(油角阀已开30s后未检到火);(2)该油燃烧器点火过程中故障;(3)在程控停允许条件1,2满足情况下就地停止按钮按下。,.,76,2.3.5磨煤机保护逻辑,下述任一条件发生，则磨煤机跳闸:(1)2台一次风机均停;(2)润滑油系统故障;(3)磨煤机电机绕组温度高(6个测点分3组，任1组2点均130);(4)磨煤机主电机轴承温度高(定值95);(5)磨煤机轴承温度高(定值60);(6)MFT动作;(7)磨煤机一次风量低延时10s;(8)对应煤层燃烧器投运许可撤消;(9)对应给煤机均全停延时1800s;(10)密封风机均停;(11)磨煤机分离器出口温度85延时60s(12)RB动作跳磨煤机(对C磨和D磨)。,.,77,3、600MW超临界机组FSSS系统的特点,3.1“给水流里低”是重要的MFT动作条件“给水流量低”进MFT是600MW超临界直流机组FSSS系统最大的特点之一，在某电厂的机组调试过程中，MFT动作的原因最多的就是“给水流量低低”。为了保证水冷壁的安全，水冷壁内工质必须以较高的流速流动。亚临界自然循环汽包锅炉通过汽水密度差来驱动水冷壁内工质，其汽包有一定的蓄水能力，故以汽包水位过低来触发MFT；而超临界机组通过强制循环来保证水冷壁内工质的流速，因为没有汽包，只有4个汽水分离器和1个容积仅2-3m3的贮水箱在低负荷下进行汽水分离，故当给水流量过低的时候，为确保水冷壁的安全，要触发MFT.该机组“给水流量低低”MFT的具体逻辑为:3个省煤器人口流量测点中有2个及以上小于583.5t/h时，则引起“给水流量低低”MFT动作。,.,78,3.2全炉膛灭火逻辑基于“排”来设计,由于燃烧器同为层式布置，故对冲式燃烧锅炉与四角切圆锅炉的全炉膛灭火逻辑较为相近，而与非层式布置的W型锅炉差别较大。但3种锅炉的全炉膛灭火逻辑设计思想的基础对象有所不同:该机组(对冲式)是基于“排”的概念，而四角切圆锅炉是基于“层”，W型锅炉基于单个火嘴。该机组“全炉膛灭火”MFT的具体逻辑为:任一排燃烧器(90MW的条件下发生汽轮机跳闸时，才触发MFT动作。这使得在并网前做汽机打闸试验时无需退出该保护，而FSSS逻辑也更显合理。,.,81,3.4MFT继电器直流供电，带电动作,该机组MFT继电器采用2路直流