等離子點火裝置在660MW機組應(yīng)用中的常見故障分析

王康 李揚

摘要：以皖能馬鞍山發(fā)電有限公司兩臺660 MW機組為例，講解等離子點火裝置工作原理及設(shè)備組成，對運行中存在的故障如控制系統(tǒng)故障、點火裝置故障等產(chǎn)生的原因進行分析，并提出相應(yīng)的整改措施。

關(guān)鍵詞：等離子;工作原理;運行中跳閘;復(fù)雜故障判斷

0? ? 引言

等離子點火裝置可以實現(xiàn)鍋爐的無油啟動，也可以根據(jù)需要用于鍋爐的低負荷穩(wěn)燃。但等離子點火裝置故障情況多、種類復(fù)雜，做好等離子故障的判斷分析工作，而不是盲目解體等離子點火裝置，有助于保障機組安全穩(wěn)定運行，減少檢修維護人員工作量。

1? ? 設(shè)備概述

皖能馬鞍山發(fā)電有限公司#1、#2鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、四角切圓燃燒，全鋼結(jié)構(gòu)、全懸吊結(jié)構(gòu)π型鍋爐。設(shè)計煤種：淮南煙煤;校核煤種：淮北煤。型號：SG-2101/25.4。

該公司燃燒器在鍋爐的A、B層（最下方兩層）每個角各布置一臺PI-100型等離子點火裝置。每層4臺，分別對應(yīng)著磨煤機A和B。每個點火裝置搭配一套等離子燃燒器，形成8組點火子系統(tǒng)，每組子系統(tǒng)配備電源一套，點火額定功率100 kW，最大功率輸出120 kW。額定等離子體電壓：550 V;額定等離子體電流：180 A。

2? ? 等離子點火裝置原理及構(gòu)成

該等離子點火裝置型號是PICS-I-100，利用直流電流在一定氣壓的壓縮空氣下接觸引弧，并在空氣流場控制下獲得穩(wěn)定功率的定向流動等離子體，等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性的粒子，在燃燒器中形成T>4 000 K的梯度極大的局部高溫火核，煤粉顆粒通過該等離子火核時，在極短時間內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒[1]。

PICS-I-100型等離子點火系統(tǒng)由等離子點火裝置、燃燒器、等離子電源控制系統(tǒng)、工質(zhì)氣體系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)組成。工質(zhì)氣體采用壓縮空氣，標(biāo)準(zhǔn)工況下壓力8～10 kPa;冷卻水采用閉式水，壓力保持在0.4 MPa;等離子點火裝置由陰極、陽極、引弧裝置組成，引弧裝置由電磁鐵、傳動機構(gòu)和引弧頭構(gòu)成，由PLC控制引弧[2]。

3? ? 等離子運行中故障分析

筆者統(tǒng)計了皖能馬鞍山發(fā)電有限公司2019年等離子運行中出現(xiàn)的異常情況及解決方法，如表1所示。共發(fā)生18例，其中控制系統(tǒng)故障2例，冷卻水系統(tǒng)故障4例，點火裝置故障12例。

3.1? ? 控制系統(tǒng)故障

該故障指的是等離子電源控制系統(tǒng)的硬件故障導(dǎo)致故障保護信號作用，使得等離子跳閘或無法啟動的情況，如圖1所示。

（1）流量開關(guān)異常，流量低時流量開關(guān)不起作用;

（2）電流傳感器、電壓傳感器損壞，SIS上顯示電流、電壓與實際電流、電壓不一樣，造成故障保護信號作用，等離子跳閘;

（3）等離子可控硅相電子控制器控制導(dǎo)致的電流無法達到設(shè)定值，報“欠電流”故障。

3.2? ? 等離子點火裝置故障

3.2.1? ? 等離子運行中跳閘故障

發(fā)生該類故障多是因為陰極燒損過大，導(dǎo)致陰極頭產(chǎn)生漏點，使得弧壓變高，電壓難以調(diào)控（超過620 V），導(dǎo)致跳閘。要注意在陰極接近使用壽命時對陰極進行檢查，對燒蝕量較深的陰極進行更換，防止因漏水導(dǎo)致等離子無法正常運行。同時，日常維護時要檢查陰極是否存在燒損不均勻的現(xiàn)象，燒損嚴(yán)重的地方要透光檢查是否存在漏點，如圖2所示。從實際運行結(jié)果來看，陰極頭累計使用達到450 h，應(yīng)重視其運行狀況，關(guān)注SIS上電壓、電流的變化，防止因陰極頭的壽命問題導(dǎo)致突然斷弧，造成鍋爐燃燒不穩(wěn)定[3]。

3.2.2? ? 等離子無法啟弧故障

該類故障多數(shù)由引弧裝置故障引發(fā)，主要原因是電磁鐵與傳動裝置安裝配合不好。工作人員要注意檢修工藝，調(diào)整好電磁鐵與傳動裝置，在安裝完成后手動推動電磁鐵，確保無卡澀現(xiàn)象發(fā)生。

3.3? ? 多類故障同時發(fā)生的復(fù)雜情況

多種故障同時發(fā)生，檢修人員應(yīng)認真分析故障原因，找準(zhǔn)問題所在。例如，2019年2月發(fā)生的等離子故障詳情如下：

2月5日，A磨煤機封門檢查時發(fā)現(xiàn)磨盤上有水，隨后進行處理，共抽取大約100 kg水量，煤粉管上方還在滴水。檢查#1爐A層等離子，發(fā)現(xiàn)A4陽極內(nèi)部燒偏，陽極O型圈、密封墊失去彈性，無法起到密封作用，導(dǎo)致漏水，更換陽極及陽極O型圈、密封墊（事后判斷密封墊使用錯誤）。

2月6日，A4風(fēng)粉關(guān)斷門上方煤粉管割孔檢查，割孔后發(fā)現(xiàn)煤粉管里有大量積水，隨后進行抽取，共抽取大約150 kg水量，煤粉管里能看到的地方基本無水。

2月11日00：10，運行聯(lián)系試運行A、B層等離子，試?yán)?。但等離子冷卻水并壓發(fā)現(xiàn)A4等離子冷卻水壓力維持不住，A4壓力下降快，判斷A4槍體內(nèi)部漏水。開票處理，A4陽極處漏水，原因是密封墊使用錯誤，更換陽極O型圈為密封墊后正常。此時試?yán)瑼4等離子正常。

2月11日03：22，運行告：A4等離子運行不正常，故障信號顯示欠電流、過電壓（非同時出現(xiàn)）。檢修人員至現(xiàn)場后，發(fā)現(xiàn)電磁鐵未退回（即點火環(huán)粘在穩(wěn)火筒處未退回），聯(lián)系運行將A4斷電，活動A4電磁鐵正常。后將A4等離子送電，再次試?yán)允。瑱z查發(fā)現(xiàn)A4等離子冷卻水進、回水閥為關(guān)閉狀態(tài)，恢復(fù)后試?yán)允?，解體檢查發(fā)現(xiàn)A4等離子陰極及陰極桿已燒壞，更換處理正常。

通過事故過程可知，2月5日解體檢查A4等離子后發(fā)現(xiàn)陽極密封墊使用錯誤，在恢復(fù)閉式水后，等離子冷卻水系統(tǒng)中存在壓力，導(dǎo)致陽極處持續(xù)漏水，故2月11日點火過程中發(fā)現(xiàn)A磨磨盤上有大量積水。2月11日更換陽極密封墊后，A4等離子冷卻水進、回水閥未恢復(fù)，應(yīng)報等離子冷卻水流量不足跳閘信號，無法投用等離子，但此時未有報警信號，可以成功試?yán)?，造成檢修人員對故障情況誤判。等離子在失去冷卻水冷卻的前提下，頻繁拉弧，導(dǎo)致陰極及內(nèi)部組件燒損。

4? ? 等離子運行過程中注意事項

（1）要定期并壓檢查等離子冷卻水是否泄漏。當(dāng)發(fā)現(xiàn)進、回水管泄漏時要盡快處理，防止因泄漏導(dǎo)致等離子陰、陽流量不足。同時要注意陽極處漏水的情況發(fā)生，陽極漏水量較大，嚴(yán)重時會導(dǎo)致煤粉在等離子燃燒器噴口結(jié)塊。

（2）等離子運行中要觀察一次風(fēng)速及等離子前后壁溫變化情況，風(fēng)速降低、壁溫變化明顯時要考慮噴口結(jié)塊的情況發(fā)生，如圖3、圖4所示。

（3）等離子投用前，要檢查等離子點火系統(tǒng)的各閥門位置符合要求，不迷信保護報警信號。

5? ? 結(jié)語

等離子點火系統(tǒng)中需要日常維護的主要是冷卻水系統(tǒng)、等離子點火裝置等設(shè)備，其中需要重點維護的設(shè)備為等離子點火裝置，它是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其能否穩(wěn)定運行直接影響鍋爐點火質(zhì)量。所以，應(yīng)對點火裝置進行精心維護，熟知點火裝置的構(gòu)造與原理，遇到問題不要盲目拆卸，應(yīng)認真分析原因，準(zhǔn)確找到問題，才能保證系統(tǒng)的安全可靠運行。

[參考文獻]

[1] 雷寧波，李振國.等離子點火技術(shù)在火電廠的實踐應(yīng)用[J].機電信息，2010（12）：85-86.

[2] 王海洋.660 MW機組等離子點火裝置概述[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（36）：30-31.

[3] 莊偉其.1 000 MW機組鍋爐等離子點火燃燒器運行分析[J].機電信息，2016（12）：45-46.

收稿日期：2020-02-28

作者簡介：王康（1992—），男，安徽樅陽人，助理工程師，研究方向：熱能與動力。