生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組模擬量控制與熱工保護(hù)的探析

郝勝濤 姚雪梅

摘 要：隨著發(fā)電機(jī)組自動化程度的不斷提高，模擬量控制系統(tǒng)管理和控制的范圍逐步增加，使系統(tǒng)也變得更加復(fù)雜，控制系統(tǒng)中的信號測量、傳輸、執(zhí)行、邏輯及供電系統(tǒng)等任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都會導(dǎo)致整個自動化系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定受到影響，因此熱工保護(hù)系統(tǒng)的重要性隨之日益凸顯。熱工保護(hù)系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)組中必不可缺的重要部分，當(dāng)機(jī)組主要參數(shù)發(fā)生異常時，對其進(jìn)行正確判斷及邏輯運(yùn)算，緊急停爐或停機(jī)，防止發(fā)生設(shè)備或人身事故。因此，確保熱工保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，消除熱工保護(hù)拒動、誤動的意義非常重大。

關(guān)鍵詞：模擬量控制;熱工聯(lián)鎖保護(hù)

我國是農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源豐富，近些年隨著可再生能源行業(yè)發(fā)展迅速，生物質(zhì)發(fā)電憑借資源可再生的優(yōu)勢而廣受推崇，生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量與上網(wǎng)電量穩(wěn)定持續(xù)提升。生物質(zhì)鍋爐直燃是生物質(zhì)發(fā)電的主要技術(shù)路線，生物質(zhì)燃料在鍋爐中直接燃燒釋放大量熱能，與煙冷器、省煤器、過熱器等設(shè)備進(jìn)行能量交換，產(chǎn)生大量高溫高壓蒸汽，推動汽輪機(jī)做功發(fā)電。本文就模擬量控制系統(tǒng)與熱工保護(hù)系統(tǒng)在生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組熱中的應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。

1 模擬量控制系統(tǒng)

模擬量控制系統(tǒng)肩負(fù)著鍋爐、汽機(jī)及主要輔助設(shè)備的主要參數(shù)控制，它是機(jī)組自動化控制的重要組成部分，隨著自動化程度的不斷提高，模擬量控制系統(tǒng)顯得尤為重要。合理的設(shè)計模擬量控制系統(tǒng)，以及模擬量控制系統(tǒng)是否能否在各種工況下將被調(diào)量控制在允許范圍內(nèi)，對提高機(jī)組自動化水平，減輕運(yùn)行人員負(fù)擔(dān)，增加機(jī)組運(yùn)行的安全性、可靠性具有重要意義。

單元機(jī)組模擬量控制系統(tǒng)由協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及控制子系統(tǒng)、輔助設(shè)備自動控制系統(tǒng)構(gòu)成。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括機(jī)組負(fù)荷指令控制、汽機(jī)主控、鍋爐主控、壓力設(shè)定、頻率校正等控制回路。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主要有給水控制系統(tǒng)、汽溫控制系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)、和汽機(jī)控制系統(tǒng)。

汽包鍋爐的給水控制系統(tǒng)由汽包水位控制系統(tǒng)和給水泵再循環(huán)控制系統(tǒng)組成。低負(fù)荷下單沖量汽包水位控制主要由給水泵再循環(huán)系統(tǒng)控制，30%以上負(fù)荷時采用三沖量汽包水位控制系統(tǒng)，通過調(diào)整給水泵轉(zhuǎn)速控制汽包水位。

由于生物質(zhì)鍋爐無再熱系統(tǒng)，其汽溫控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是過熱蒸汽溫度控制，主要包括過熱汽一級噴水減溫、過熱汽二級噴水減溫、過熱汽三級噴水減溫和主汽溫控制。

燃燒控制系統(tǒng)包括爐膛壓力控制、一次風(fēng)量控制、氧量控制、爐排振動循環(huán)控制、給料控制等自動控制系統(tǒng)。

輔助設(shè)備自動控制系統(tǒng)主要有除氧器水位、除氧器壓力、凝汽器水位、煙冷器出口溫度、空預(yù)器溫度、汽包壓力等自動控制系統(tǒng)。

2 熱工聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)

熱工聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)肩負(fù)保護(hù)主、輔機(jī)設(shè)備，保證機(jī)組安全運(yùn)行和防止事故擴(kuò)大的重任。它是機(jī)組自動化控制的重要組成部分，隨著機(jī)組自動化水平的提高，熱工保護(hù)系統(tǒng)的重要性日益凸顯。合理的熱工聯(lián)鎖保護(hù)策略，正確的聯(lián)鎖保護(hù)邏輯，準(zhǔn)確的聯(lián)鎖保護(hù)定值，能夠最大程度地減少保護(hù)誤動和保護(hù)拒動事件，提高熱工保護(hù)的可靠性。為防止保護(hù)誤動和保護(hù)拒動事件，熱工保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)采用可靠的措施，如重要保護(hù)參數(shù)冗余測量。

熱工保護(hù)內(nèi)容主要有限制保護(hù)、聯(lián)鎖保護(hù)、緊急停爐或停機(jī)保護(hù)。生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組的熱工保護(hù)系統(tǒng)主要包括爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、主燃料跳閘系統(tǒng)（MFT）、汽輪機(jī)安全監(jiān)測系統(tǒng)（TSI）、汽輪機(jī)緊急跳閘保護(hù)系統(tǒng)（ETS）和輔助系統(tǒng)監(jiān)視與保護(hù)。

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）是鍋爐機(jī)組必備的監(jiān)控系統(tǒng)，在鍋爐各種運(yùn)行工況下，連續(xù)監(jiān)視鍋爐系統(tǒng)的大量參數(shù)和狀態(tài)并進(jìn)行邏輯運(yùn)算和判斷，必要時發(fā)出控制指令，使系統(tǒng)總的各種設(shè)備按照一定的邏輯順序進(jìn)行自動操作和保護(hù)動作，以保證鍋爐系統(tǒng)的安全。主燃料跳閘系統(tǒng)（MFT）是爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)最重要的安全功能，當(dāng)出現(xiàn)任何危及鍋爐安全運(yùn)行的情況時，MFT動作切斷所有進(jìn)入爐膛燃料，實現(xiàn)緊急停爐，以保證設(shè)備安全。生物質(zhì)鍋爐MFT保護(hù)動作條件為：a.送風(fēng)系統(tǒng)保護(hù)動作：空預(yù)器出口風(fēng)量低、送風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓高、送風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓低;b.煙氣系統(tǒng)保護(hù)動作：引風(fēng)機(jī)入口煙氣壓力高、引風(fēng)機(jī)入口煙氣壓力低;c.爐膛壓力保護(hù)動作：爐膛壓力高、爐膛壓力低;d.蒸汽循環(huán)保護(hù)動作：汽包壓力高、過熱器出口汽溫高;e.水循環(huán)保護(hù)動作：汽包水位高、汽包水位低;f.手動緊急停爐;g.汽輪機(jī)跳閘。

汽輪機(jī)安全監(jiān)測系統(tǒng)（TSI）是一種可靠的連續(xù)監(jiān)測汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子和汽缸的機(jī)械工作參數(shù)的多路監(jiān)控系統(tǒng)，用于連續(xù)顯示機(jī)組的啟停和運(yùn)行狀態(tài)，并為記錄儀表提供信號，具有參數(shù)顯示功能、狀態(tài)顯示與開關(guān)量輸出功能、參數(shù)設(shè)定功能、緩沖輸出功能、通道旁路功能以及自檢功能等。當(dāng)被測參數(shù)超過整定值時發(fā)出報警信號，必要時采取自動保護(hù)停機(jī)，并能提供故障診斷的各種測量數(shù)據(jù)。汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）是汽輪機(jī)最重要的安全保護(hù)裝置，當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)超出允許范圍時，系統(tǒng)發(fā)出緊急停機(jī)信號，迅速關(guān)閉主汽門、調(diào)節(jié)汽門，緊急停機(jī)，防止發(fā)生飛車、斷裂等事故。生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)ETS保護(hù)動作條件為：a.手動緊急停機(jī);b.鍋爐汽包水位異常;c.發(fā)電機(jī)主保護(hù)動作;d.電調(diào)裝置停機(jī);e.真空低;f.潤滑油壓低;g.推力軸承回油溫度高;h.推力瓦塊溫度高;i.徑向瓦塊溫度高;j.軸振動大;k.軸瓦振動大;l.軸向位移大;m.脹差大;n.超速保護(hù)動作。

參考文獻(xiàn)：

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[2]朱北恒.火電廠熱工自動化系統(tǒng)試驗.中國電力出版社2005.

（國能寧陽生物發(fā)電有限公司? 山東? 泰安? 271408）