鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源可靠性優(yōu)化

摘要：鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)是電廠鍋爐滅火保護的重要設(shè)備，某電廠鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源柜雙電源分別取自鍋爐#2熱工控制電源柜內(nèi)UPS和保安電源（AC220 V），電源回路設(shè)計存在重大隱患：若兩路交直流電源模塊故障或整流二極管故障造成6臺磨煤機所有火焰監(jiān)測探頭電源失去，將觸發(fā)爐膛火焰喪失保護，引起鍋爐滅火，汽輪機跳閘。為解決此隱患，決定對火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源回路進行優(yōu)化，采用全新的電源分散布局理念，提高獨立電源模塊可靠性。該技術(shù)改造提升了機組運行的穩(wěn)定性，取得了很好的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng);滅火保護;雙電源;準(zhǔn)確性;穩(wěn)定性

0 ? ?引言

鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)是鍋爐極為重要的控制設(shè)備，是鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)最重要的一次設(shè)備，火檢監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對保證鍋爐安全穩(wěn)定運行具有十分重要的意義，擔(dān)負著把鍋爐燃燒情況以開關(guān)量和模擬量形式反饋給DCS，參與鍋爐滅火保護邏輯判斷的職責(zé)。某電廠兩臺2×660 MW機組火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源柜兩路電源分別取自鍋爐#2熱工控制電源柜內(nèi)UPS和保安AC220 V電源，各經(jīng)一個電源模塊轉(zhuǎn)換為DC24 V，后經(jīng)一個整流二極管輸出至A、B、C、D、E、F層火焰監(jiān)測探頭。此電源回路設(shè)計存在因兩路電源模塊故障或二極管故障造成所有火檢監(jiān)測探頭失電（全爐膛火焰喪失保護動作）引起鍋爐滅火、汽輪機跳閘的隱患。

1 ? ?鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源可靠性優(yōu)化

1.1 ? ?鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源可靠性優(yōu)化前

鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化前電源回路如圖1、圖2所示，該設(shè)計存在因兩路電源模塊故障或二極管故障造成所有火焰監(jiān)測探頭失電（全爐膛火焰喪失保護動作）引起鍋爐滅火、汽輪機跳閘的隱患。

1.2 ? ?鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源可靠性優(yōu)化后

針對火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源回路存在的隱患，決定采用全新的電源可靠性理念進行改造：電源分散布局，提高獨立電源模塊可靠性。

根據(jù)此理念，對火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源回路進行以下創(chuàng)新優(yōu)化：（1）電源分散布局。6臺磨煤機對應(yīng)的每層火焰監(jiān)測探頭電源分別采用6套交直流雙電源模塊，每套交直流雙電源模塊輸入兩路電源分別經(jīng)過獨立帶過流保護2A空開，此種設(shè)計既保證了一套電源模塊故障只會造成1臺磨煤機火檢信號喪失，不會影響其他5臺磨煤機運行，也保證了單個電源模塊故障時不會造成總電源故障。（2）提高獨立電源模塊可靠性。通過對市場現(xiàn)有交直流雙電源切換裝置的調(diào)研，決定采用可靠性更高的交直流雙電源模塊裝置（珠海中瑞ZR-24V-20A-D型），該切換裝置可輸入兩路AC220 V電源，經(jīng)內(nèi)部切換后輸出一路DC24 V，切換裝置采用全數(shù)字化控制，抗干擾，切換時間<50 ms，可靠性高，具有過、欠壓保護功能，高速靜態(tài)無觸點切換開關(guān)及快速掉電檢測能快速、安全、有效地實現(xiàn)雙電源的切換。試驗及實踐證明，此電源回路優(yōu)化極大地滿足了現(xiàn)場使用要求，保證了機組的安全穩(wěn)定運行。

優(yōu)化方案：（1）輸入兩路電源取自#2熱工控制電源柜內(nèi)UPS和保安，兩路電源送至火檢電源柜，經(jīng)兩個容量10 A的空開后分別送至每套電源模塊的獨立空開。（2）每一燃燒層單獨設(shè)置一套電源模塊，一套電源模塊故障只造成單層火檢信號喪失，不會影響其他燃燒層。每套電源模塊輸入電源設(shè)置獨立容量2 A的空開，防止因單個電源模塊故障造成總電源故障。（3）將電源模塊更換為雙輸入自動切換的電源模塊，兩路電源輸入經(jīng)電源模塊切換后輸出DC24 V至相應(yīng)的火檢層空開。

鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化后回路如圖3、圖4所示。優(yōu)化后電源模塊故障隱患分散，避免了電源模塊故障導(dǎo)致鍋爐滅火、汽輪機跳閘的隱患。

2 ? ?應(yīng)用情況及經(jīng)濟社會效益

鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源回路優(yōu)化后，大大提高了機組的安全性能及重要輔機設(shè)備可靠性，避免了鍋爐火檢電源系統(tǒng)可靠性差及存在的先天設(shè)計缺陷造成設(shè)備誤跳閘、機組甩負荷和全爐膛火焰喪失觸發(fā)MFT保護，鍋爐滅火，機組跳閘等風(fēng)險。根據(jù)機組實際運行情況來看，火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源回路優(yōu)化后更加完善、可靠，對于優(yōu)化同類型設(shè)備具有借鑒和推廣意義，避免了設(shè)備可靠性差導(dǎo)致機組非停，為公司創(chuàng)造了收益約50萬元/次（含機組啟動費用約25萬元，電網(wǎng)電量考核費約25萬元）。

3 ? ?鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源回路優(yōu)化后性能

3.1 ? ?電源切換試驗

優(yōu)化后的電源回路每個電源模塊輸入兩路AC220 V由UPS和保安電源供給，切換試驗將一路電源斷開后每個電源模塊DC24 V持續(xù)輸出無間斷，保證了火焰監(jiān)測器正常運行，DCS接收開關(guān)量和模擬量輸出無變化，確保當(dāng)一路電源異常時機組火檢系統(tǒng)保護無誤動作。

3.2 ? ?電源模塊在線監(jiān)視

如圖5所示，電源模塊配備一塊液晶觸摸屏，可在線查看電源模塊內(nèi)部芯片運行溫度、直流輸出電壓/電流，通過查看參數(shù)可提前判斷電源模塊是否存在異常，以提前采取措施，防止事故擴大。

3.3 ? ?總體性能指標(biāo)與國內(nèi)外單位的比較

該技術(shù)改造提升了機組運行的穩(wěn)定性，與國內(nèi)外其他單位比較，均處于領(lǐng)先水平。此成果對火電廠鍋爐火檢監(jiān)測系統(tǒng)電源可靠性優(yōu)化具有指導(dǎo)意義，并具備可操作性，應(yīng)用前景廣闊。

4 ? ?結(jié)語

實踐表明，機組啟動后火檢系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各電源模塊參數(shù)正常。此次電源回路優(yōu)化，提高了火檢系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免了因火檢電源系統(tǒng)故障造成機組非停的隱患。

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收稿日期：2021-05-28

作者簡介：張永旺（1988—），男，天津人，工程師，研究方向：電力自動化。