1、前言
    廣州鋼鐵股份有限公司（簡稱廣鋼）熱電廠32MW發(fā)電機組投產多年，在以往運行過程中，由于142t/h鍋爐燃燒管理系統(tǒng)(BMS)聯(lián)鎖保護動作或其它故障原因導致鍋爐故障跳閘的次數(shù)較多、恢復生產所需的時間也較長，造成公司對電力需求的制約，影響公司的日常生產經營。因此，分析鍋爐BMS聯(lián)鎖保護動作的原因和采取有效措施減少鍋爐的跳閘次數(shù)，對提高鍋爐安全、高效運行是很有必要的。
2、142t/h鍋爐的簡介和存在問題
    廣鋼熱電廠二期電站142 t/h鍋爐系ABB進口高溫高壓自然循環(huán)鍋爐。鍋爐上配有4個切向旋流式煤粉燃燒器和2個高爐煤氣燃燒器，分布在前墻A、B(煤粉燃燒器)、C（高爐煤氣燃燒器）三層，在這6個燃燒器心配有6支輕油槍，輕油槍由液化石油氣點火。鍋爐最大連續(xù)出力為142 t/h，蒸汽壓力10MPa，蒸汽溫度528℃。
    鍋爐燃燒管理系統(tǒng)BMS( Burner ManagementSystem)采用的是澳洲BABCOCK 9000系列鍋爐安全燃燒監(jiān)控系統(tǒng)，它是由TTL與非門電路卡件組合而成的。它的主要功能是監(jiān)視和控制鍋爐啟動、停止和運行的任何階段所產生的一系列參數(shù)，并能對異常I況作出快速反應。在鍋爐正常運行和啟停等多種工況下，它能連續(xù)密切地監(jiān)視燃燒系統(tǒng)的參數(shù)和狀態(tài)，不斷地進行邏輯判斷和運算，必要時發(fā)出動作指令，通過種種聯(lián)鎖裝置，使燃燒器中的有關設備嚴格按照規(guī)定的合理程序完成必要的操作或處理未遂事故，以保證鍋爐安全。但該系統(tǒng)存在如下缺陷：系統(tǒng)結構不合理，容易引起故障；系統(tǒng)回路劃分不清晰，容易造成故障的進一步擴大，同時故障分析難度大；系統(tǒng)陳舊兼容性不強，不利于系統(tǒng)更新與維護，備品配件價格昂貴；容易引起誤動作，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
    另外，鍋爐同時還存在現(xiàn)場點火設備中點火槍的點火成功率較低；火焰監(jiān)視器的監(jiān)測準確度差；其它輔助設備的可靠性低等問題。該鍋爐在日常運行過程中，經常出現(xiàn)由于BMS聯(lián)鎖動作或其它儀表故障導致鍋爐跳閘。影響鍋爐的安全、經濟運行。
3、引起鍋爐故障跳閘的原因分析
3.1  儀表用空氣壓力低
    儀表用空壓機送出的壓縮空氣是為了滿足儀表、控制調節(jié)閥等的用氣需要。在運行中空壓機因出口溫度高，進風口濾網堵塞，備用空壓機不能及時連鎖切換投入。一些儀表調節(jié)閥的空氣減壓閥質量不過關，發(fā)生爆裂。空氣管道老化脆裂，以及因干燥器故障、儀表用空氣管道的疏水閥損壞，使空氣帶水，造成儀表用空氣壓力低于0. 5MPa保護值時，鍋爐的儀表用空氣壓力過低BMS系統(tǒng)聯(lián)鎖保護動作，鍋爐跳閘。
3.2火焰消失
    由于鍋爐運行中，鍋爐煤粉燃燒器設計不合理，煤種適應性差，風粉配比不當，煤粉著火困難，燃燒不理想，爐膛工況稍有波動，燃燒器的火焰監(jiān)測器監(jiān)測不到火焰，造成火焰信號消失連鎖保護動作，鍋爐跳閘。另一方面，原設計在每個煤粉、輕油燃燒器上各安裝一個紅外線火焰監(jiān)測器，在每個高爐煤氣燃燒器上安裝一個紫外線火焰監(jiān)測器，當火焰監(jiān)測器投入后，若監(jiān)測到的火焰強度低于安全值且延時時間超過安全時間時，則對應的一層煤粉燃燒器、一層輕油燃燒器或一個高爐煤氣燃燒器退出運行。燃燒器火焰監(jiān)測器還有一個比較大的缺陷是探頭探測范圍比較小，存在一定的盲區(qū)。在運行中，由于火監(jiān)不能全面、正確、及時地反映出爐膛的火焰情況，經常出現(xiàn)所有火焰消失誤信號，造成鍋爐跳閘。
3.3  總風量過小
    鍋爐在運行中多次因控制系統(tǒng)原來設計的各I/O模塊的輸出輸入信號編排比較混亂，總風量過小的跳閘信號與一些非重要的報警信號同接在一個I/O模塊上，這些報警信號接線端子破損，有部分金屬絲裸露和松脫，裸露和松脫部分與金屬外殼距離非常小，當碰觸報警信號線時，造成報警信號線對地短路，從而造成遠程控制輸入、輸出模塊的電源開關跳閘，總風量大于最小值的信號中斷，引起鍋爐總風量過小聯(lián)鎖保護動作，造成鍋爐跳閘。
3.4  引風機跳閘
    引風機在運行過程中，因引風機MCC(馬達控制中心)開關運行狀態(tài)反饋信號的輔助端子松動或電壓不穩(wěn)定時，狀態(tài)反饋信號中斷，發(fā)出引風機運行狀態(tài)反饋錯誤信號，造成鍋爐BMS控制系統(tǒng)不能正確識別引風機的運行狀態(tài)，誤認為引風機已停止運行的聯(lián)鎖保護動作，鍋爐跳閘。
3.5  鍋爐BMS控制系統(tǒng)集成電子設備老化
    原鍋爐BMS控制系統(tǒng)邏輯功能的實現(xiàn)是由硬件實現(xiàn)的，由于運行多年，邏輯卡件和功能塊卡件的電子原件已老化，一些控制電路板上的電子原件經常損壞，系統(tǒng)電源的配置也不合理，容易因現(xiàn)場的線路破損接地使系統(tǒng)電源崩潰，造成鍋爐BMS控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障而產生鍋爐跳閘。
3.6  電網失壓
    二期發(fā)電機組發(fā)出的電能經過升壓變將發(fā)電機出口電壓升至35kV，通過連接廣鋼水電廠二總降35kV母線V段53#柜與廣鋼電網并列運行。近幾年由于電網上設備故障造成電網失壓現(xiàn)象時有發(fā)生，多次造成對鍋爐設備的電氣開關接觸器因失壓而斷開，鍋爐聯(lián)鎖跳閘。
3.7 UPS系統(tǒng)故障
    UPS系統(tǒng)是一套保證發(fā)電機組控制系統(tǒng)和保安系統(tǒng)所需的穩(wěn)定電源的供電系統(tǒng)。近幾年出現(xiàn)了UPS系統(tǒng)失電、UPS逆變器故障關閉的原因造成控制電源不穩(wěn)定甚至斷電，鍋爐的BMS控制系統(tǒng)的電源供電質量不高，易受電網波動影響。使鍋爐的BMS控制系統(tǒng)出現(xiàn)斷電，造成鍋爐跳閘。
3.8  其它原因
    除了上述造成鍋爐跳閘的主要原因外，還有儀表工檢查誤動作的人為操作不當。運行人員在操作過程中，未有嚴格執(zhí)行規(guī)程要求，在運行中監(jiān)控注意力不集中，未能及時發(fā)現(xiàn)不正常相象，在出現(xiàn)異常相象時又沒有及時分析，造成事故加大，反映出技術上有缺陷。運行人員和值長之間信息溝通不暢，反映出現(xiàn)場指揮者沒有及時了解情況和進行必要的監(jiān)督，存在指揮上的問題。
4  處理問題的方法和措施
4.1  鍋爐燃燒器改進
    通過鍋爐燃燒熱效率試驗，對二期鍋爐煤粉燃燒器進行改造，采用軸向進風旋流燃燒器，很好地解決了原來鍋爐燃燒器煤種適應性差、煤粉進入爐膛后著火困難，燃燒不均勻的缺點，不再出現(xiàn)因爐膛工況稍有波動，燃燒器的火焰監(jiān)測器瞬間監(jiān)測不到火焰信號而造成聯(lián)鎖跳閘的情況。
4.2鍋爐BMS控制系統(tǒng)改進
    對原有的BMS進行了改造，由PLC替代原來的硬件邏輯功能卡，對電源進行分離，現(xiàn)場至系統(tǒng)的電源與主PLC的電源分開，增加故障診斷功能和第一故障鎖定功能，對DCS遠程控制輸出／輸入模塊、控制電路板進行更新，對各參數(shù)的運行反饋信號線進行重新調整固定，加裝套管，定期進行檢查和更換，消除了因反饋信號錯誤以及BMS系統(tǒng)故障引起的聯(lián)鎖保護誤動作。
4.3  改進爐膛火焰監(jiān)測器
    爐膛火焰監(jiān)測器經過改造后，火焰監(jiān)測器的監(jiān)視位置處于最佳位置。采用火監(jiān)旁路，并對系統(tǒng)邏輯進行修改，當爐膛火焰擾動時，兩個火監(jiān)同時檢測到火焰熄滅，聯(lián)鎖保護才動作，解決了單個火監(jiān)對爐膛火焰監(jiān)測的不全面而引起的全部火焰消失聯(lián)鎖保護動作的問題。
4.4改造鍋爐點火槍
    由于原設計采用的液化氣點火器點火成功率低，經常出現(xiàn)點火故障，當制粉系統(tǒng)故障跳閘或煤質差燃燒不穩(wěn)定，不能及時投入輕油槍，起不到助燃和穩(wěn)燃作用。原有點火槍要與輕油槍同步進出爐膛，故不可避免地會造成槍頭積碳、黏附油污等，甚至結焦。最終導致點火槍打不出電火花，也就使點火失敗。同時，點火槍容易受潮，導致點火回路出現(xiàn)接地或短路現(xiàn)象，從而導致點火失敗。另外，液化石油氣與壓縮空氣的混合比例也會影響點火的成功與否。點火槍產生電火花效果好壞，取決于點火槍槍頭處電火花桿與端面的間隙大小，而這一間隙很容易改變，必須經常調整。經過改進，將原來的液化氣點火器改為高能電子脈沖點火器后，點火成功率大大提高，點火槍不再出現(xiàn)點火故障的情況。提高了鍋爐運行的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
4.5  改進引風機運行狀態(tài)反饋
    在引風機原來單個狀態(tài)反饋信號輔助端子基礎上，增加一個狀態(tài)反饋輔助觸點，同時對原輔助端子進行加固，解決了由于單個觸點松動，不能準確反映引風機運行狀態(tài)而導致引風機因運行狀態(tài)反饋錯誤而跳閘的誤動作。
4.6  改造儀用空氣系統(tǒng)，落實儀用空氣系統(tǒng)定期檢查與維護制度
    規(guī)定檢查周期與檢查項目及要求，進行定期維護和檢查，按設備定期轉換制度輪換備用的空壓機運行，停下的空壓機用壓縮空氣吹掃風冷器和進風濾網進行保養(yǎng)、維護。更換老化、脆裂的儀用空氣管道和損壞的疏水閥，采用優(yōu)質的儀表調節(jié)閥及空氣減壓閥，有效降低壓縮空氣系統(tǒng)故障泄漏率。在一期、二期電站儀用空氣系統(tǒng)之間加裝連通管，連通管上加裝自動開啟裝置，當壓力突然降低時，連通管接通，由一期電站儀用空氣系統(tǒng)補充儀用壓縮空氣。運行人員定時進行巡檢，保證儀用空氣壓力穩(wěn)定。
4.7對原有I/O模塊所接的輸入輸出信號進行重新分配
    硬件異常多出在I/O通道連接回路設計安裝不合理，系統(tǒng)回路劃分不清晰，容易造成故障的進一步擴大，部分重要跳閘信號與一般的報警信號放在同一模塊上，當某個通道接點接地，導致I/O模塊電源開關跳閘，I/O失電，所有通道都失靈，使故障進一步擴大。我們將重要的跳閘信號和一般的報警信號重新進行編排、分離，分別接入不同的I/O模塊上，主次分明。同時要求儀表人員提高工作質量，按規(guī)范進行儀表線的駁接，在裝接儀表線時確保接線的完好、安全，發(fā)現(xiàn)接線端子缺損時，及時進行處理和上報缺陷，鍋爐檢修時對儀表線路進行檢查，重要的跳閘信號加裝套管保護。
4.8  對UPS系統(tǒng)進行改造
    對UPS電源系統(tǒng)進行測試，檢查外圍設備，同時要求儀表人員檢查儀表系統(tǒng)，對可能存在的間歇性接地情況進行排除處理。選購一臺優(yōu)質的6000VA UPS電源，直接供給BMS，提高供電質量。
4.9  提高運行人員的操作水平
    定期對運行人員進行實操考核與反事故演習，要求生產指揮者、運行人員加強業(yè)務學習，提高現(xiàn)場指揮能力、運行操作技能和技術素養(yǎng)，嚴格按照操作規(guī)程進行操作。
5  效果
    經過對以上原因的準確判斷和各項措施的落實，近幾年二期電站142 t/h鍋爐故障跳閘次數(shù)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢（見表1）。
    經過改造后的鍋爐整體性能有所提高，鍋爐運行穩(wěn)定性和安全性得到提高，鍋爐故障跳閘的次數(shù)也明顯減少，鍋爐熱效率也有所提高。
6  結束語
    在采取以上措施后，鍋爐跳閘次數(shù)呈明顯的下降趨勢，但電網瞬時失壓對鍋爐機組電氣設備的沖擊，造成鍋爐電氣設備開關跳閘的事故仍然時有發(fā)生。為了保證142t/h鍋爐的安全和正常運行，除了采取措施消除由于鍋爐BMS控制系統(tǒng)連鎖保護誤動作導致鍋爐跳閘之外，還必須對電網失壓對鍋爐安全運行的影響進行研究。在電網波動的情況下，如何保證鍋爐電氣設備的安全運行，對保證鍋爐的安全運行就顯得尤為重要，在今后完善鍋爐故障跳閘處理中進一步解決好。擬對鍋爐各設備的電氣開關進行抗沖擊試驗，合理選配優(yōu)良的電氣開關，以及加裝防晃電裝置，保證鍋爐電氣設備在電網失壓的情況下能夠很好地起到安全運行的作用。