可编程控制器在火电厂锅炉保护中的应用

电力18讯：    罗建明1  涂源钊2
摘要：本文介绍了一种由可编程控制器设计的电厂锅炉保护系统。该系统利用可编程控制器（ＰＬＣ）的逻辑处理功能，简化了接口线路，使系统具有安全、可靠、稳定、经济的特点。
关健词：锅炉保护;可编程控制器; 电厂

电厂锅炉保护是热工保护的重要内容。运用可编程控制器来实现锅炉保护有着安全、经济、可靠的特点。本文重点介绍了用可编程控制器来设计电厂锅炉保护的全过程。在豆坝发电厂＃３、＃４炉（４２０ｔ／ｈ）的灭火保护改造中，我们设计了以可编程控制器为核心的保护系统。电厂锅炉为双炉膛结构，两台送风机，两台引风机。
在设计时，和常规的设计思路不同，极大地简化了外围控制线路，考虑了一部份的智能的因素，屏蔽了启动过程和停炉时的一部分不必要的信号。而且，当锅炉出现危险情况时，不论保护是否投入，均能发出相应的热工信号。保护动作的可靠性大提高。充分利用了可编程控制器的逻辑设计容易的特点。

１  电厂锅炉保护的要求
电厂锅炉是发电厂三大主要设备之一。其作用是根椐负荷需要，调整进入炉膛的燃料使之完全安全的燃烧，产生高温高压的蒸汽来冲转汽机，从而拖动发电机来发电。锅炉是采用送风机送入空气而依靠引风机来排走烟气的平衡式通风方式。控制炉膛出口的压力稍低于大气压力。即负压运行。炉膛负压是反映燃烧工况是否正常的重要参数。炉膛负压过大，会使漏风增加，效率减低，引风机电耗增加。低负荷时，漏风严重会造成炉膛灭火，反之，炉膛压力变正，则高温火焰及烟灰就要外冒，不但污染环境，还可能造成人身事故。所以维持炉膛压力在一定范围之内是非常重要的。电厂采用调整引风机挡板开度或引风机转速来改变排走烟气的量，使炉膛负压被控制在一定范围内。当锅炉出现危急情况，如燃烧状态变化，或送引风出力变化，均会造成炉膛压力的变化。炉膛压力过高或过低时应自动作停炉处理，即炉膛压力过高、过低保护。

燃料全中断保护：正常运行的锅炉，如燃料全中断，必然造成炉灭火，负压增加。如在灭火后重新送入燃料，极易使炉膛发生爆燃、爆炸。这就是通常所说的“灭火放炮”事故。所以，当炉膛燃料中断超过一定时间，造成进入炉膛的燃料流发生中断时，就不能再送入燃料了，而必须吹扫炉膛后重新进行点火。

引风机全停：一般发电厂均有两台引风机同时运行。当一台引风机停止运行时，炉膛负压会有大幅度的变化，运行人员如能及时调整，降低负荷，锅炉还能运行。引风机全停，其结果是炉膛压力升高，严重破坏了锅炉的平衡通风方式。应立即停止送入燃料，作停炉处理。
送风机全停：一般发电厂均有两台送风机同时运行。当一台送风机停止运行时，炉膛负压会有大幅度的变化，运行人员如能及时调整，降低负荷，锅炉还能运行。送风机全停，其结果是炉膛压力降低，严重破坏了锅炉的平衡通风方式。应立即停止送入燃料，作停炉处理。
锅炉灭火：锅炉如灭火后，继续送入燃料，由于可燃物没有在规定的区域内燃烧，则发生可燃物的堆积。极易使炉膛发生爆燃或爆炸。这就是通常所说的“灭火放炮”事故。所以，发生灭火时，就应停止将燃料送入炉膛，并进行吹扫。完成之后才能重新点火。

汽包水位过高或过低：汽包水位过高或过低都会对锅炉和汽轮机的安全运行带来严重的威胁。汽包水位表示其蒸发面的高低，水位过高，蒸汽空间缩小，会引起蒸汽中水份增加，使蒸汽品质恶化，容易造成过热器管内积盐垢，管子过热损坏；汽包严重满水时，会造成蒸汽大量带水，，引起管道和汽轮机的水冲击。甚至打坏汽轮机叶片。水位过低，可能会破坏正常的水循环，使水冷壁管超温损坏；严重缺水时，还可能造成水冷壁爆管的事故。

随着锅炉容量的增大，汽包的相对水容积减小，因而大容量锅炉汽包水位变化是很快的。经计算，１０２５Ｔ／ｈ自然循环汽包锅炉的汽包水位变化２００ｍｍ的时间为６?８ｓ。如果给水中断而继续运行，则在１０~３０ｓ的时间内，汽包水位就会消失或降到危险水位。因此，锅炉运行中保证水位在一定的范围内是极其重要的。一般情况下，通过调整给水调门开度或给水泵出力从而改变进入锅炉的给水量来实现汽包水位的调整。

作为典型设计，汽包水位保护是在汽包水位真正高二值时，开启事故放水门，水位低于高一值及其以下时关闭事故放水门。

２  锅炉保护的过程
当锅炉出现上述任一危险情况时，锅炉保护就会动作。强制切断进入炉膛的所有燃料，进行自动的炉膛吹扫。只有在满足炉膛吹扫的条件下，炉膛内部的空气转换了３~５倍后，锅炉才能重新点火。

３  配置及输入输出基本点
配置：
ＳＹＳＭＡＣ Ｃ２００ＨＥ  ＰＲＯＧＲＡＭＭＡＢＬＥ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ
１， 电源单元 ＰＡ２０４Ｓ     １块
２， ＣＰＵ单元 ＣＨ２００ＨＥ   １