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1  白馬300MW CFB鍋爐熱控系統結構
    白馬300 MW CFB 鍋爐采用的是 ABB 公司的SYMPHONY DCS控制系統，分為 MCS(模擬量控制系統)、SCS(B/T)(鍋爐、汽機順序控制系統)、SCS(G/A)(發變組一廠用電順序控制系統)、DAS(數據采集系統)、FSSS(燃燒管理及爐膛安全監控系統)等。整個系統采用VDK/KB方式，設置大屏幕監視器，無任何后備儀表盤；就地輔助系統采用小型PLC順序控制器(如給煤機順控、吹灰程控)。熱控測量元件主要用于測量壓力、溫度、風量、S0₂濃度、0₂濃度。壓力和風量測量選用ABB公司的變送器，為一次檢測設備，風量測量另配威尼巴流量裝置；溫度測量主要采用耐高溫、耐磨不銹鋼熱電偶；S0₂、0₂、NO_x濃度測量選用德國SIEMENS和日本FUJI測量設備；就地執行機構選用ABB系列氣動系統(除疏水有少量電動執行器)。
2  熱控系統安裝設計特點
2.1 測量設計
2.1.1 溫度測量
    本項目溫度設計有2個優點：(l)測點定位較好，既考慮了測量的準確性，又考慮了安裝維護的方便。如汽包上下溫差測量一改以前的貼壁焊接式，采用螺紋護套插入面接觸式；爐膛、外置床、返料器及點火風道均采用法蘭式側面安裝，并盡可能靠近建筑平臺，無障礙物。(2)設計點位少，全面監測，重點突出。整個鍋爐本體溫度監測點(包括汽包、爐膛、外置床、返料器、點火風道、后豎井過熱器、底冷器)不到200個。
    溫度設計缺點也有2個：(l)點火風道溫度設計選型及典型設計安裝方式存在問題。首先，點火風道的作用是將輕油燃燒后的熱量加熱爐膛底部的床料，點火風道末段溫度正常情況為 800~900℃[1-6]，而點火風道溫度計測量的正好是這里的溫度，因此應選用帶耐高溫(1200℃ 以上)、大直徑(φ≥32mm)、厚壁≥δ4mm)、剛性好的不銹鋼保護套管熱電偶；其次，選型不宜太長，點火風道溫度計長度L為1600mm，自重大，受熱后變形彎曲成直角，造成元件損壞，也無法抽出更換，宜選用L不大于800mm的溫度計，插入風道500mm即可準確測量。(2) 鍋爐后豎井屏吊桿溫度測點引出線的典型設計安裝方式不妥。屏吊桿溫度測量的目的是監測鍋爐承重剛性吊桿是否因不銹鋼保護套損壞，煙塵顆粒直接沖刷磨損導致斷裂危險的發生[7-15]。該溫度計是不銹鋼K分度愷裝熱電偶，引出線長度不小于15m。溫度計裝在吊桿不銹鋼保護套內，引出線在保護套頂端由不銹鋼保護管轉彎穿出鍋爐頂棚經鎖緊裝置引至接線盒。正常工況時，豎井溫度在800 ℃ 以上，不銹鋼保護套因煙氣沖刷，受熱變形下沉，易拉裂溫度計。目前，溫度計已損壞2 次，均因剛性材料發生變形，更換非常困難。1個吊桿上下2個測點，更換一只往往損壞另一只，因此必須2只同時更換。建議在吊桿不銹鋼保護套內直接用 1 根不銹鋼保護管將溫度計垂直穿出鍋爐頂棚，頂端加蓋保溫材料并用封頭封住，防止熱量外傳和煙塵泄露；溫度計引出線處于自由狀態，這樣不會因膨脹、沖刷等損壞溫度計，即使更換也非常方便。
2.1.2 壓力測量
    壓力測量采用就地就近控制箱布置方式，變送器安裝在控制箱內，布置合理，節省管路材料，減少壓降損失，保證測量精度。尤其是鍋爐汽包水位取樣儀表管敷設長度不到10m ，取樣管比其他常規煤粉鍋爐汽包水位儀表管管徑大50%，這就提高了汽包水位測量準確度，減少了時滯。壓力測量系統缺點有2個：(1)儀表保護箱內接頭太多，給正常運行、維護帶來了極大的不便。接頭太多容易泄漏，且汽水系統未設計排污門，無法正常排污，從變送器上排污容易造成設備損壞，建議以后增加排污門。(2)許多壓力設計是水平取樣，然后倒直角彎垂直向上，尤其是煙風系統，容易造成積灰堵塞，從而影響到壓力測量的準確性，這在運行中已多次出現。建議改進取樣管傾斜角度，使之與取樣平面成45“仰角，這樣取樣管積灰會因自重而掉下。
2 2.1.3 風量測量
    CFB鍋爐需要40多個風量監測點。測風裝置的典型一次元件是威尼巴，典型安裝方式沿風道中心線垂直貫穿。因威尼巴是靠正負壓側差壓來計算流量的，而正負壓側開孔很小，尤其是風道豎直安裝，而威尼巴必須與之垂直，且正側必須迎著風向，因此極易造成堵灰，無法測量，設計有風量防堵監測裝置，實際上無法使用。原因是吹掃風直接進入取樣管路，影響測量精度，再則吹掃壓力低，根本無法將灰清除。
    建議采用減壓后的儀用氣源定時吹掃，在吹掃的時間間隔內停止采樣，以免采集錯誤信息，這在 DCS 系統中是容易做到的。另在威尼巴的末端不宜垂直連接，應有一定傾斜，以免造成堵灰死角。
2.1.4 其他測量
    其他測量包括振動測量、物位測量、S0₂濃度測量等，其設計安裝方式與傳統鍋爐沒有多大差別，測量也比較準確。
2.2 DCS 系統接線及電纜設計
2.2.1 DCS接線
    DCS接線采用中間轉接端子柜，所有就地電纜(除熱電偶補償導線)均接到中間端子柜。中間端子柜再通過64×l×0.5mm²的控制電纜連接到DCS模件。在中間端子柜里用跳線將就地來的控制與連盤電纜連接起來。這種設計的好處是各自獨立施工，互不影響，電纜排列整潔，接線正確率高，工藝良好。由于工作的獨立性，提前敷設了DCS至就地電纜，以及DCS與中間端子柜間電纜，這為DCS帶電及調試爭取了時間。缺點是跳線連盤電纜多，接口點太多(大約有18000 根線，36000個接口點)，出現故障的可能性較大。
2.2.2 鍋爐電纜設計及施工
    鍋爐島本體的電纜和以往的工程有所不同，它是由DCS敷設至就地接線盒或就地小型控制箱，再由接線盒或控制箱敷設至就地設備。這種方式有一定的優越性，首先 DCS 的電纜排線整齊、均勻有序(均為12×2×0.75mm²的控制電纜)，采用預定的顏色順序后，接線就相對簡單，不宜出錯，接線人員可以通過顏色的排列進行自檢，為調試查線打下良好基礎。其次，減少長電纜的敷設根數，這樣大大減少了電纜經費和節約電纜敷設時間，同時由于電纜均勻，這使得電纜敷設整齊、美觀。這種方式也存在不足，由于增加了中間端子箱，往往會導致就地接線盒增加錯誤接線，這就要求施工人員在工作中必須責任到位，提高接線正確率。
2.3 熱控其他部分安裝設計
2.3.1 電纜橋架的設計安裝
    白馬300MW CFB 鍋爐采用的是鋁合金橋架。受鍋爐縱橫交錯的設備及配套裝置不協調影響，供貨方法國ALSTOM 公司設計深度不夠，鍋爐電纜橋架通道彎道眾多，許多電纜橋架通道的走向、標高、大小容量與現場實際需要不符合，導致施工非常困難。尤其是許多特殊件設計沒有考慮，現場又無法制作，使得加工成本極高。特別是未考慮電氣高壓動力電纜的走向，影響外觀工藝和外觀質量，只有靠技術員現場想辦法解決。筆者認真查閱熱工、電氣及機務相關的圖紙資料，事前確定其轉彎和升降標高尺寸，并計算其彎度和彎角，設計出彎頭并成批量定制。對于不能事前確定的特殊角，采用現場建造模型，精確計算，細心制作，制造出工藝水平高的彎頭，保證了電纜橋架的整體協調美觀。
2.3.2 熱控給煤機系統設計
    熱控給煤機采用美國STOCK給煤機，該給煤機在電廠使用比較成功，但仍存在3個問題：(l)給煤機入口電動門電機、熱繼電器容量設計過小，無法進行正常操作；(2)因落煤口垂直管道太短，落煤沒有緩沖段，加上堵煤開關設計位置不太合理，且沒設計吹掃風，極易造成堵煤誤發；(3)堵煤開關應設計有保持延時動作的功能，這樣能避免因異物短暫沖擊而造成的誤發。除入口電動門須更換外，其余已成功改進。
2.3.3 風道點火器系統的設計
    本臺CFB鍋爐是靠風道點火器先點火，加熱床溫，等到床溫升到500℃后直接投床上油槍，無須再打火。該設計從理念上來說是比較先進的，但整個風道點火器系統設備安裝的設計卻不夠理想，具體如下：
    (1)安裝角度設計。點火槍、油槍、火檢探頭均傾斜朝上，尾部向下布置，這種設計是不科學的。點火風道內是正壓運行，積灰容易掉進點火槍、油槍、火檢探頭前面的管口里，造成堵塞。試運時經常檢測不到火焰就是因為粉塵進入火檢探頭保護管內，擋住火檢探頭對火焰光源的探測。點火槍也經常燒壞，其原因就是部分積灰進入點火槍打火頭內側，而油槍又安裝在點火槍的正上部位，部分余油掉進點火槍孔內，造成點火槍內絕緣不好，點火時在槍管內部打火而燒壞點火槍。
    (2)清掃空氣設計。火焰檢測直接影響鍋爐 FSSS 系統的正常動作。一旦檢測不到火焰， FSSS 系統就認為沒有正常燃燒，而事實上經常是燃燒正常卻沒有檢測到火焰，引起誤動。因為吹掃空氣是從探頭前部引入的，若探頭積灰則無法吹掉。因此，空氣應從探頭尾部引入，避免探頭處成死角。
    建議點火槍、油槍、火檢探頭等點火設備安裝應頭下尾上，成10°左右傾斜角度安裝。火檢探頭的冷卻風管經封閉后，吹掃空氣從尾部引入。
2.3.4 石灰石系統熱控設計
    CFB鍋爐燃燒過程中，須添加石灰石，進行爐內脫硫。石灰石系統設計分2級獨立碎石控制，設備質量好，但測量系統測點設計定位較差，受系統運行影響嚴重，如3臺石灰石粉倉連續料位計安裝在不足0.5m²的平面上，下面的傳感器相互影響；料位開關上部不設防塵裝置，經常誤動。后經多次移位、加防塵罩才得以改善。控制設計配套系統性較差。石灰石系統采用 DCS 給啟停控制命令，就地 PLC 程序控制，但就地執行機構與 PLC 控制器設計有近一半不配套，如 PLC 的輸出驅動電壓僅24V(直流)，而就地電磁閥一般是 220V(交流)，因此必須加裝轉換裝置才得以實現。
3  熱控調試基本情況和特點
3.1 DCS 系統I/O 跳線
    白馬300 MW CFB 機組，DCS采用的是ABB的SYMPHONY系統，設計現場I/0點4500 余個。鍋爐島由 ALSTOM 設計，汽機及公用系統由西南電力設計院設計。設計之初，在現場I/0點與DCS接口連接上，存在如下問題：DCS由ABB設計，I/0點由中外雙方分配。為了回路設計及邏輯組態工作能同步進行，雙方約定現場FO點接口設計與組態I/0分配分開，現場I/0接口按端子板順序分配，同一個系統的模擬量、開關量全部按端子板順序排列，最后再統一用跳線將現場I/0點與組態I/0地址端進行連接。這樣雖然可使設計與組態簡化，且不影響設計及組態速度，但就此一項就增加了2萬多根跳線連接，難度極大，但系統維護比較方便。
3.2 給煤系統
    給煤系統投用以來，先后出現刮板機堵煤，刮板機堵煤開關誤報，刮板機零速開關不動作，給煤機堵煤開關誤動，給煤機皮帶打滑等情況，造成給煤機和刮板機頻繁跳閘，嚴重影響了系統的安全、穩定運行。
    對堵煤開關的誤動情況，根據現場實際，采取了修改堵煤開關的安裝位置及加防塵罩等措施，對堵煤開關靈敏度進行適當調整，并加延時邏輯。經反復試驗，整改后的堵煤開關已能滿足系統穩定運行的要求。由于刮板機本身轉動固有頻率較低，極易造成刮板機零速開關不能正常觸發，影響到給煤機跳閘。為此，一是修改零速開關的檢測時間，將零速開關從啟動檢測到正常信號觸發之間的延時跳閘時間由10S改至 25S；二是將零速開關檢測旋轉支件由原來的4齒分支改為8齒分支，在不變動刮板機控制頻率的情況下，這樣就相當于增大了零速開關的檢測頻率，從根本上解決了刮板機零速不能觸發問題。
3.3 石灰石系統
    石灰石系統附屬設備很多，由于就地PLC邏輯控制和DCS控制設計接口不完善等原因，造成了查線及調試工作進展困難。石灰石系統在調試及試投運中，頻繁出現了一些阻塞開關誤報、料位計誤動、零速開關檢測不準確等相關情況，影響到石灰石系統的正常監視及投運。
    由阻旋堵料開關誤動作而引發的石灰石系統全線跳閘有多次。該阻塞開關為一微電機驅動的旋轉檢測探頭，當有石灰料位上升到達探頭傳感器位置時，將轉動探頭阻塞，并迫使微電機停轉發出阻塞報警信號，導致現場經常發生誤動。分析原因：(l)探頭安裝的檢測長度不合理，使部分探頭檢測不到正常料位而產生誤報。鑒于此種情況，已將探頭安裝深度進行了改造，使探頭直接接受流動介質，從而能準確檢測料位。(2)探頭微電機的轉矩力很小，而電機轉軸又暴露于流動介質中，轉軸結合處極易由于石灰顆粒粘滯而使轉軸停轉發出信號誤動，將探頭轉軸清理后，將探頭加裝防灰罩，使轉軸因粘滯而誤發信號的情況得以很大緩解。
3.4 風道點火邏輯
    風道點火器的控制邏輯是同一側2臺油槍(即上、下層)同時點火，且油壓必須維持在某一定值以上，2個對應的火檢信號必須在規定時間內(約3s)到達，否則迅速關掉燃油快關閥，跳閘。而且一側油槍已點好，另一側必須在10min內點火成功，否則已點好的油槍也將全部跳閘。這樣是為了避免單邊床溫溫升過快，造成鍋爐床溫不平衡。但事實證明這種點火方式不易成功，造成時間和燃油的大量浪費，運行也不是很穩定可靠。
    建議更改為上、下層分層點火。可以在1套點火系統故障的情況下，不影響整個系統(除非一側2套點火系統全部故障)。這樣既能維持系統先運行，又有時間來排除故障，確保不至于出現1個故障，系統就無法工作的情況。
3.5 DCS系統模件
    本套 DCS 系統硬件安全設計存在一定的問題，在鍋爐底冷器排灰電動門的控制中，燒壞2 塊DI模件(數字量輸入模件)。故障原因至今還未完全得出結論。DCS 系統模件應有2重保護：(l)軟件自診斷隔離功能。一旦發現外部系統有問題，設備應自動切換或隔離。(2)硬件開路保護。設備一旦有異常，保險或熱開關動作，確保設備安全。