给粉机跳闸原因分析及解决措施

渭河发电厂三期5，6号300 MW机组，采用东方锅炉厂生产的DG1025/18.2-II65型亚临界、中间再热、自然循环、全悬吊、平衡通风、燃煤汽包炉。制粉系统采用筒式钢球磨、乏气送粉、中间贮仓式系统。采用四角喷燃切圆燃烧，由6层(甲、乙、丙、丁、戊、己)24只煤粉燃烧器和4层(AB、BC、CD、DE)16只油燃烧器组成。每一只煤粉燃烧器和油燃烧器均单独设有火焰监视器，在线监视每只燃烧器的燃烧情况并参与锅炉炉膛安全保护，避免在点火或故障熄火时引起炉膛爆燃、锅炉打炮事故。锅炉BMS系统采用美国Baily公司的Infi-90控制系统。6号炉自投产以来，给粉机经常无规律、突然跳闸，有时导致锅炉灭火，影响机组正常运行。

给粉机跳闸有2种现象，一是丁层4台给粉机同时跳闸；另一种是不同层几个给粉机同时跳闸。据运行人员反映，每次给粉机跳闸前都没有进行任何操作，跳闸时BMS数字逻辑站DLS上给粉机的“在投/已投”、“在切/已切”灯有时闪烁，有时“在投/已投”灯熄灭，“在切/已切”灯点亮，立即抢投给粉机，给粉机又可正常运行。

1 给粉机跳闸原因分析

丁层给粉机和其他各层给粉机的控制逻辑原理相同，为了区分丁层给粉机同时跳闸的原因是硬件故障还是软件故障，可利用“替换法”，即将控制丁层给粉机的主模件、子模件、数字逻辑站和戊层给粉机的相应模件进行互换，同时对控制输出单元、电源进行更换和冗余化处理。结果显示，故障现象依旧，这就排除了硬件故障的可能性。根据数字逻辑站指示灯控制原理：给粉机跳闸时“在投/已投”、“在切/已切”灯有时闪烁，说明给粉机跳闸被及时发现；给粉机跳闸时状态指示灯为平光，说明发现给粉机跳闸时给粉机已完成停止给粉机过程。

初步分析认为故障原因是，干扰引起软件跑错或通讯瞬间故障。

2 处理方法

2.1 丁层给粉控制逻辑重新组态编辑

原BMS控制方案采用公版典型设计。部分控制方案和在机组的运行工况、外围控制设备技术状况不协调，达不到设计要求。如一次风压信号不能正常投运，一直处于人为短接状态。借鉴二期3，4号机组给粉机控制方案，本着简单、实用、可靠的原则，对6号炉丁层给粉机控制进行重新组态编辑，暂时将原给粉机控制回路旁路。丁层给粉机控制实施如图1的组态原理，以分析故障点。丁层给粉机数字逻辑站DLS指示灯控制逻辑和给粉机层火焰逻辑暂时保持原貌。



图1 丁层给粉机控制原理

根据给粉机跳闸故障同时发生在丁层4台给粉机，可以认为故障源是丁层给粉机控制总线和扩展总线的通讯瞬间脉冲干扰信号或者是公用控制主模件21通讯到丁层给粉机控制主模件15的MFT通讯瞬间脉冲干扰信号。为了防止控制总线和扩展总线的通讯干扰信号，将丁1、丁2、丁3、丁4给粉机Infi-90输出控制命令分2组输出，丁1、丁3给粉机控制命令由原来的15控制主模件直接输出；丁2、丁4给粉机输出命令由15控制主模件编辑至17控制主模件输出板输出。利用控制总线数据传输速率1 M波特和扩展总线数据传输速率500 K波特通讯瓶颈，屏蔽通讯过程中出现数据瞬间传输误码导致给粉机跳闸。其中丁1、丁2给粉机控制命令直接脉冲输出；丁3、丁4给粉机控制命令保持延时1 s生效处理输出。这样，丁3、丁4给粉机停控制命令小于1 s，给粉机不停运。4台给粉机输出控制命令进行分散输出处理，也是为了分散控制输出点，防止故障同时大面积发生。机组实际运行中，若锅炉MFT动作，不可能在几秒内恢复燃烧。基于这种思路，为了防止公用控制主模件21通讯到丁层给粉机控制主模件15的MFT通讯干扰信号引起的给粉机跳闸，对送到15主模件的MFT信号进行保持延时0.5 s生效处理，也就是公用主模件21通讯到丁层控制15主模件的MFT信号发生时间小于0.5 s，丁层控制15主模件就认为MFT信号无效。MFT信号发生时间大于0.5 s，切丁层给粉机。为防患于未然，对公用主模件21通讯到11，13，17主模件的MFT信号也进行保持延时0.5 s生效处理。

2.2 完善丁层给粉机层火焰信号控制逻辑

经过对丁层给粉机控制逻辑重新编辑后，同时加强丁层给粉机追踪监视。发现丁层给粉机数字逻辑站DLS控制面板上的指示灯“在投/已投”、“在切/已切”有时依然突然同时乱闪，但此时丁层给粉机实际已经不跳闸，说明原控制回路的跳闸现象仍然存在，同时，还发现跳闸现象发生时丁层给粉机层无火信号消失。这进一步证明故障根源是Infi-90内部的给粉机切命令。因为，原给粉机停控制命令仍在DLS控制面板指示灯控制回路和给粉机层火焰逻辑中发挥作用。

为了使丁层给粉层火焰信号更直接反映喷燃火嘴燃烧状况，取消排粉机运行信号、给粉机控制命令等参与丁层给粉角火焰信号逻辑，用新编辑的丁层给粉机角火焰信号和给粉机控制命令代替原DLS控制面板指示灯控制回路的相应信号和命令。

2.3 个别给粉机跳闸处理

通过分析事故追忆和跳闸现象，认为不同层几个给粉机同时跳闸是因为集控室的数字逻辑站到电子间的Infi-90通讯电缆干扰。在建厂和以后的设备改造中，将动力电缆和Infi-90通讯电缆敷设在同一电缆桥架的同一层。通过对数字逻辑站发出的给粉机控制命令冗余确认处理，给每层给粉机增加一个确认按钮。改进后的逻辑如图2。因数字逻辑站发出的控制命令为脉冲信号，脉冲宽度只有20 ms。运行人员不可能在20 ms内完成2个键的操作，将给粉机停按扭发出的脉冲信号增加到2 s，当给粉机停按扭按下后，2 s内按停给粉机确认按扭，手动停给粉机命令有效。



图2 改进后的逻辑

另外，煤粉在炉膛内燃烧是一个复杂的过程，它受多种不确定因素影响。炉膛压力的波动，一、二次风量的变化等都影响火检的正常工作。为了防止机组高负荷时的灭火，在保证火焰检测总延时不变的情况下，将火焰检测单元的火焰信号延时缩短1 s。Infi-90内部通过软件对给粉机层无火信号进行0.5 s的保持延时触发锅炉MFT。也避免干扰引起火焰信号瞬间消失，造成不必要的灭炉事故。

锅炉燃烧管理系统BMS的可靠性不仅与设备制造、系统设计、安装调试质量有关，而且与机组运行操作手段和调整方法也有很大关系。锅炉燃烧工况的质量直接影响BMS的稳定可靠运行。通过对6号炉丁层给粉机控制软件完善，动态试验、静态试验和机组1年多的运行证明，控制软件完善是成功的，事故追忆记录也证明了Infi-90内部逻辑运行正常，火检逻辑稳定可靠。(高军孝 张培峰 李小强 武红幸)