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     （浙江浙能温州发电有限公司，浙江 温州 325602）翁献进，徐文辉
                          
    翁献进（1974-）男，浙江永康人，工程师，现就职于浙江省乐清市磐石镇温州发电有限公司设备部，从事火电厂热工自动化维护工作。

    摘要：介绍了300MW机组直吹式制粉系统保护跳闸的逻辑，对温州发电厂近两年制粉系统的跳闸情况做了统计，并对跳闸原因从煤粉异常、热工测量信号或设备状态信号故障、磨煤机油站PLC系统异常、给煤机运行异常、人为因素及其他因素等方面进行了较详细地分析。同时针对性地提出了减少制粉系统跳闸次数的防范措施，以提高机组运行的安全性与经济性。

    关键词：制粉系统；磨煤机；跳闸；保护

    Abstract: In this paper, we introduce the protection logic of the direct-fired coal pulverizing in 300MW unit. The trip situation happened at Wenzhou Power Plant in the past two years is statistically analyzed. The different kinds of causes are given, including the coal, thermal measurement signal or equipment status signal failure, mill filling station PLC system abnormalities, coal feeder operation abnormality, human factors and other factors. Meanwhile, to enhance the safety of plant operation and economical benefits, we present some preventive measures to reduce the number of trip.

    Key words: Coal pulverizing system trip; Mill; Trip; Protection

    温州电厂共有4台300MW机组，分别于2001～2005年投产。其锅炉均为上海锅炉厂生产的SG-1025/17.5-M869型锅炉，采用四角喷燃方式、中速磨直吹式送粉系统、单炉膛п型布置、四角切向燃烧。每台机组炉前布置五台HP-863型中速磨煤机，采用正压直吹式制粉系统，每台磨煤机出口四根煤粉管道接一层燃烧器，四台磨煤机就可满足BMCR负荷，一台备用；同时配五台上海发电设备成套设计研究所提供的9224型给煤机。热工控制系统采用ABB公司的SYMPHONY系统。

    与中储式送粉系统不同，直吹式送粉系统减少了煤粉仓、给粉机、排粉机等中间设备，经过原煤仓的煤粉进入给煤机后到达磨煤机，煤粉磨出后直接由一次风送入炉膛燃烧，制粉系统的变化将直接影响炉膛的燃烧。为了保证炉膛的安全，对危及炉膛安全或稳定燃烧的工况都需要及时切除燃料的输送，跳闸制粉系统。

    本文结合温州电厂4台300MW机组近两年制粉系统的跳闸事件，对制粉系统的跳闸情况进行分析，并提出相应的预防与改进措施，供同行参考。

    1 制粉系统的跳闸情况统计及原因分析

    根据温州电厂相关事故记录情况，2008年1月～2009年12月期间，温州电厂二、三期4台机组的制粉系统共发生跳闸68次，其中2008年发生了36次，2009年发生了32次；在68次制粉系统跳闸事件中，41次造成了机组RB。

    对这些跳闸的原因进行分类，可分为进入给煤机的煤粉异常、热工测量信号或设备状态信号故障、磨煤机油站PLC系统异常、给煤机运行异常、人为原因、其他原因等。对引起制粉系统跳闸的各种因素统计如表1所示。

                                               表1
                       

    1.1 进入给煤机的燃料异常引起的制粉系统跳闸原因归类

    从统计情况看，由于煤粉异常引起的制粉系统跳闸事件，占了所有跳闸次数的38%，如2008年3月15日13点22分，＃4机组负荷300MW， A、B、C、D四套制粉系统正常运行中，＃4A给煤机跳闸，机组RB，目标负荷253MW，运行人员短时投AB层油枪稳燃，稳定后启动＃4E制粉，逐渐恢复至满负荷。在之后的检修过程中，机务检修人员打开给煤机，发现给煤机皮带被撕裂，张紧滚筒滑块断裂，给煤机内部被煤粉严重堵塞，同时热控人员发现给煤机称重传感器也被拉坏。检修人员更换给煤机皮带、滚筒、滑块、称重传感器等设备，并进行重新标定后，4A给煤机恢复到备用状态。本次事故的原因是有一大石块卡在给煤机进煤口和皮带之间，使皮带卡死并被拉裂，同时煤粉下落在皮带下导致滚筒滑块断裂，并最终导致给煤机故障跳闸，机组RB动作。
    针对所有煤粉异常引起机组异动的原因进行分析后，归类为以下三个方面。

    （1）煤粉潮湿：煤粉潮湿通常会引起炉膛着火不佳，而煤粉的湿度到达一定的程度（如煤粉成污泥状等）将直接引起该煤层煤粉不能燃烧导致该层制粉系统失火跳闸；另一方面在长时间的潮湿煤粉运行下，也有可能因煤粉的堆积使得安装于给煤机两侧的称重传感器故障导致给煤机运行异常。

    （2）煤粉中含有的杂质包括石块、钢丝绳、木块等异物：这些杂质通常会引起给煤机皮带卡死、给煤机清扫装置故障甚至导致给煤机皮带割裂等情况，并造成给煤机的跳闸进而引起机组RB事件的发生。煤粉中含有大煤块有可能导致煤粉下煤不畅或卡死给煤机清扫装置甚至直接引起给煤机皮带卡死。

    （3）煤粉下煤不畅：其原因通常是煤块较大卡在了煤仓的落煤口上所致，这种情况将导致进入炉膛的煤粉稀少引起煤粉着火不佳而跳闸，也有可能给煤机因皮带上无煤导致给煤机跳闸。

    1.2 热工测量信号或设备状态信号故障

    制粉系统的热工测量信号较多，如磨煤机齿轮箱温度、磨煤机一次风流量、磨煤机出口温度、磨煤机润滑油系统相关测量信号等；设备状态信号包括制粉系统各个相关设备的状态，参与联锁的状态信号主要包括磨煤机、给煤机、磨煤机进口冷/热风隔离门、磨煤机出口门、给煤机出口门等。制粉系统的热工测点信号大部分均参与了制粉系统的联锁保护，虽提高了制粉系统与运行机组的安全性，但也增加了制粉系统甚至机组误动作的可能性，
加大了机组的安全风险。

    从统计情况看，热工测量信号故障导致的制粉系统保护误动作占了信号故障的绝大部分，其中磨煤机一次风量测量系统故障出现了7次，磨煤机润滑油系统测量信号故障出现了6次，其他信号（如磨煤机出口温度、火检信号等）共出现了3次，设备状态信号误发出现了一次。如2009年9月14日6点15分，＃3机组负荷200MW，制粉系统B、C、D 运行，#3B磨煤机一次风量突然下降，#3B给煤机跳闸，首出一次风量低，RB动作，#3机负荷指令至150MW。经相关技术人员分析，本次事故的主要原因为3B磨煤机一次风量测点积灰导致其测量异常。

    1.3 磨煤机油站PLC系统异常引起的制粉系统跳闸

    温州电厂各台磨煤机润滑油系统的最初设计均由就地PLC控制，由磨煤机生产厂家配套供货，其控制和保护相对独立。

    在PLC中设计中有磨煤机油泵启停、加热器启停、磨煤机故障跳闸等重要逻辑。从统计情况看，两年期间共发生PLC控制系统故障导致制粉系统跳闸事件14次，占了总数的21%左右。从以往情况看，PLC故障主要包括温度卡件的故障、电源故障及其他。如2008年2月22日，7点41分，#3D磨煤机跳闸，首出3D磨煤机润滑油系统故障，RB动作，负荷降至220MW。事故发生时，操作员站油泵运行信号消失，但运行人员现场检查发现实际油泵运行正常。热工人员现场检查发现，PLC系统CPU模件报警，温度输入子模件状态灯熄灭，地址在温度子模件之后的所有DO模件均无输出。相关人员分析后认为温度输入子模件故障导致CPU模件报警，从而PLC系统DO模件无输出，导致由PLC送至DCS的润滑油系统故障信号触发，从而制粉系统跳闸，机组RB动作。热工人员更换温度输入子模件后，PLC系统运行正常。

    造成PLC控制系统频繁发生故障的原因是PLC控制柜位于磨煤机及油站附近，灰渣、石子煤冲洗水、振动极易造成PLC卡件的故障；同时因信号电压均采用同一路220VAC供电，单个信号电缆的接地故障立即造成整个PLC控制电源的失去导致磨煤机跳闸。

    1.4 给煤机运行异常引起的制粉系统跳闸

    给煤机运行异常情况较多，包括给煤机冷却风扇故障、给煤机清理刮板机构故障、电控回路故障、控制硬件故障等，当给煤机运行异常时一般均引起给煤机自身保护跳闸，故障原因比较明确，在就地给煤机控制系统内部报警代码指示，从统计情况看，两年期间由于给煤机系统运行异常引起的制粉系统跳闸共发生了5次，集中在给煤机电机冷却风扇及给煤机清理刮板机构故障上。如2008年1月13日17：50， #4B给煤机跳闸，#4机RB动作，负荷236MW。现场检查发现，给煤机电机冷却风扇已烧毁。拆除冷却风扇电源后重新投运给煤机。

    给煤机生产厂家为确保给煤机自身的安全，在给煤机控制系统中设计了当给煤机冷却风扇故障时，将通过冷却风扇电机接触器的辅助触点接入给煤机控制回路实现跳闸给煤机的功能。

    为防止落到给煤机底部的散煤堆积引起自燃或影响给煤机皮带的正常驱动与称重，在皮带的下方设置有链式清理刮板机构用于及时清除落到给煤机底部的散煤。刮板机构损坏不会直接引起给煤机跳闸，但其损坏后将导致给煤机皮带底部的煤粉严重累积，由于给煤机为整体密封结构，运行人员并不能及时发现情况，长时间运行以后，将导致给煤机皮带跑偏、皮带损伤甚至撕毁、给煤机电机烧毁等严重情况，并造成制粉系统的跳闸。

    1.5 人为原因引起的制粉系统跳闸事件

    从近两年制粉系统跳闸情况看，属于人为责任的发生了两次，分别为热工值班人员信号强制错误以及锅炉值班人员手动误操作。如2008年4月5日14点39分，＃3C制粉系统运行中跳闸，机组RB，首出为磨煤机润滑油系统故障。运行人员现场检查发现油位低信号报警，但实际油位正常，属于误报。在本次跳闸事件发生前上午9点左右，3C磨煤机因相同原因发生跳闸，当时已检查发现油位开关故障，并根据运行要求强制油位开关信号后启动制粉系统。由于磨煤机润滑油系统在就地PLC控制，所有的润滑油系统热工信号包括油位信号均送入就地PLC系统，磨煤机润滑油系统的保护逻辑由PLC系统经过逻辑运算后送至DCS，同时PLC送出单个信号包括油位信号至DC S用于报警，值班人员误认为PLC送至DCS的单个油位信号为保护跳闸信号，故在DCS侧做了强制而而没有从油位开关的源头上做强制，导致本次事件的再次发生。

    1.6 其他原因引起的制粉系统跳闸

    引起制粉系统跳闸的原因较多，除了以上描述的以外，还存在一些其他因素，如机组在运行过程中锅炉塌焦导致炉膛着火不佳，制粉系统因火检失去跳闸；送引风机出力出现突变导致炉膛负压波动导致火检检测不到而跳闸等。

    2 制粉系统跳闸的防范

    对引起制粉系统跳闸的原因进行分析后，可针对性地制定与实施相应的防范措施，以降低制粉系统跳闸的发生频率，以提高机组的安全性与经济性。

    2.1 加强燃煤系统管理

    针对进入给煤机的燃煤异常问题，经过分析探讨，我们从以下几个方面，对燃料系统加强了管理：

    （1）严格控制燃煤质量。

    （2）加强日常维护，保证碎煤机、筛选装置正常运行，保障进入给煤机的燃煤规格大小处正常范围内。

    （3）加强日常维护，提高分离清除设备可用率，减少杂物含量。

    （4）加强燃料运行的巡检工作，在发现燃煤异常后及时与机组运行部门的沟通。

    2.2 优化制粉系统逻辑

    作为炉膛安全监控系统(FSSS)的一部分，制粉系统的逻辑主要包含了磨煤机系统的启停、跳闸保护等逻辑。一些逻辑不符合现场的实际情况，为提高保护动作的正确率，需对其中部分逻辑进行修改，如：

    （1）煤层火焰丧失跳闸制粉系统的逻辑更改。在最初设计中该保护的动作仅取决于该煤层火检是否正常，但在实际运行过程中炉膛燃烧工况复杂，特别是在启停制粉系统阶段，常出现火焰飘动或抖动的情况，此时火检系统的检测也变得非常不稳定，若仅凭火检判断该煤层的燃烧是否正常极易造成保护误动，故可将该煤层的点火能量加入到该逻辑中，只有当该煤层的点火能量丧失而且该煤层火检失去时才保护跳闸该层制粉系统，这样可降低保护的误动率。

    （2）给煤机皮带无煤跳闸给煤机的逻辑更改。当给煤机皮带无煤时将延时跳闸给煤机，皮带无煤是通过安装在给煤机皮带顶部的一块挡板带动微动开关动作所发的信号检测，当这个信号动作时将发出跳闸指令，为了确保该保护动作的正确性，因磨煤机空转电流与正常有煤运转电流有明显差异，可将磨煤机电流信号加入到该条件中，当给煤机皮带无煤信号动作且磨煤机电流接近空转电流时才跳闸给煤机。

    （3）给煤机电机冷却风扇故障控制回路的更改。从设计思想上说，许多生产厂家为了保护设备的安全，对设备设置了很多的保护回路，但从整个系统运行而言并不安全，给煤机冷却风扇即是一例。给煤机电机冷却风扇故障时通过跳闸给煤机保护了给煤机本体，但对机组而言增加了不安全因素，也影响了机组的经济性，而其实给煤机电机冷却风扇短时故障并不会对给煤机电机造成损坏，故障时只需通过报警然后停运给煤机检修即可。故在给煤机控制回路中可取消其电机冷却风扇故障的跳闸回路，将风扇故障的触点送入DCS报警。

    2.3 改造磨煤机润滑油控制系统，提高磨煤机油站的运行可靠性

    PLC控制系统应该是运行较为稳定的系统，但由于磨煤机润滑油PLC控制安装于磨煤机附近，环境较为恶劣，非常容易引起PLC系统运行故障并导致制粉系统的跳闸。而事故发生后因PLC控制系统没有配置上位机，相关技术人员不能提取第一手的事件信息；另外由于各个测点信号（如温度开关、压力开关等）均采用同一路220VAC供电，其中单个测点信号接地均引起整个PLC控制系统的跳闸，这些都极大地增加了事故分析的难度。

    为了提高磨煤机润滑油控制系统运行的可靠性，除了可以对油站每个热工测点信号在逻辑中增加延时外，还可考虑对磨煤机润滑油控制系统进行改造，将其纳入到DCS控制中。采用DCS控制与采用就地PLC控制相比有较大的优势，主要表现在：

    （1）降低事故的发生率。由于取消了安装于现场的PLC控制卡件等对环境要求较高的设备，消除了以往由于环境对热工控制卡件的影响，极大地降低了事故发生率。

    （2）事故分析直接、方便。由于每个热工信号直接单独进入DCS，DCS系统可以实时地记录热工信号的变化，当事故发生后，相关技术人员可以方便地从DCS系统读取相关数据。

    （3）人机界面友好直观。改造后，运行人员可直接对就地设备进行直接操作，并可在操作员站上可实时观察设备的状态变化；同时热工信号也可直观地在操作员站上反映出来。

    （4）热工逻辑组态方便。由于逻辑在DCS中实现，热工人员可直接查看或修改相关的逻辑组态，并可便于信号的强制。

    2.4 及时发现与消除缺陷

    对于部分由于热工信号出现异常而导致的制粉系统跳闸事件，运行人员应加强监视，在信号出现异常的初期就能发现，同时通知相关技术人员与检修维护人员，一同分析信号出现异常的原因。在信号异常时运行人员需能够准确进行相应的应急处理，如考虑是否需撤出相关系统的自动调节，以及是否需通知热控人员撤出保护。而相关检修维护人员必须及时消除缺陷，确保系统正常运行。

    2.5 加强人员培训，提高检修维护水平

    针对人为造成的制粉系统不安全事件，应从提高人员的检修技能出发，加强全员培训。统计中的这两次人为原因造成的制粉系统跳闸事件均发生在值班期间，这在一定程度上表明值班人员安全意识、检修维护技能存在欠缺的地方。故应加强人员培训，增强检修维护人员的安全意识，提高其检修维护水平，同时不断完善并严格执行检修制度、热控信号强制制度，以减少人为原因引起的制粉系统不安全事件的发生。

    3 结语

    制粉系统的安全运行直接关系到机组的安全性与经济性。通过有针对性的进行实施各项措施，能够很大程度上减少制粉系统不安全事件发生的次数。

     摘自《自动化博览》2010年第六期