[精选]炉膛安全监控系统概述.pptx

第七章第七章第七章第七章 炉膛安全监控系统炉膛安全监控系统炉膛安全监控系统炉膛安全监控系统FSSSFSSSFSSSFSSS17-1 7-1 概概概概 述述述述 炉膛安全监控系统的英文名称为炉膛安全监控系统的英文名称为Furnace Furnace Safeguard Supervisory SystemSafeguard Supervisory System简称为简称为FSSSFSSS，也可，也可称作燃烧器管理系统称作燃烧器管理系统Burner Management SystemBurner Management System，简，简称称BMSBMS。炉膛安全监控系统是现代大型机组自动化。炉膛安全监控系统是现代大型机组自动化不可缺少的组成局部，它对炉膛的正常燃烧，锅炉的不可缺少的组成局部，它对炉膛的正常燃烧，锅炉的安全运行起着决定性的作用。安全运行起着决定性的作用。炉膛安全监控系统有两项重要作用，分别是锅炉炉膛安全监控系统有两项重要作用，分别是锅炉安全保护作用和锅炉安全管理作用，分别由燃料安全安全保护作用和锅炉安全管理作用，分别由燃料安全系统系统Fuel Safe guard SystemFuel Safe guard System，简称，简称FSSFSS和燃烧器控和燃烧器控制系统制系统BurnerBurner Control System Control System，简称，简称BCSBCS完成。完成。2 锅炉安全保护作用主要包括锅炉安全保护作用主要包括:在锅炉运行的各个阶段，对参数、状态进行连在锅炉运行的各个阶段，对参数、状态进行连续地监视；续地监视；不断地按照安全规定的顺序对它们进行判断、不断地按照安全规定的顺序对它们进行判断、逻辑运算；逻辑运算；遇到危险工况，能自动地启动有关设备进行紧遇到危险工况，能自动地启动有关设备进行紧急跳闸，切断燃料，使锅炉紧急停炉，保护主、辅急跳闸，切断燃料，使锅炉紧急停炉，保护主、辅设备不受损坏或处理未遂性事故。设备不受损坏或处理未遂性事故。3 锅炉安全操作管理作用主要包括锅炉安全操作管理作用主要包括:制粉系统和燃烧器的管理即控制点火器和油枪，制粉系统和燃烧器的管理即控制点火器和油枪，提供给粉煤机的自启动和停止，提供制粉系统监提供给粉煤机的自启动和停止，提供制粉系统监视和远方操作，防止危险情况发生和人为操作的误判视和远方操作，防止危险情况发生和人为操作的误判断，误操作。断，误操作。分别监视油层、煤层和全炉膛火焰。当吹扫、燃分别监视油层、煤层和全炉膛火焰。当吹扫、燃烧器点火和带负荷运行时，决定风箱挡板位置，以便烧器点火和带负荷运行时，决定风箱挡板位置，以便获得所需要的炉膛空气分布。获得所需要的炉膛空气分布。同时还供状态信号到协调控制系统、全厂监测计同时还供状态信号到协调控制系统、全厂监测计算机系统及全厂报警系统等。算机系统及全厂报警系统等。4 FSSSFSSS不仅能自动地完成各种操作和保护动作，不仅能自动地完成各种操作和保护动作，还能防止运行人员在手动操作时的误动作，并能还能防止运行人员在手动操作时的误动作，并能执行手动来不及的快动作。执行手动来不及的快动作。FSSS FSSS和和CCSCCS协调控制系统是保障锅炉运协调控制系统是保障锅炉运行的两大支柱，行的两大支柱，FSSSFSSS和和CCSCCS相互有一定关系和制相互有一定关系和制约，而约，而FSSSFSSS的安全联锁功能是最高等级的。的安全联锁功能是最高等级的。57-2 7-2 炉膛爆燃的原因及防止炉膛爆燃的原因及防止炉膛爆燃的原因及防止炉膛爆燃的原因及防止一、炉膛爆炸的原因一、炉膛爆炸的原因一、炉膛爆炸的原因一、炉膛爆炸的原因 炉膛爆炸的主要原因在于炉膛或烟道中积聚了一炉膛爆炸的主要原因在于炉膛或烟道中积聚了一定数量未经燃烧的燃料与空气的可燃混合物，当定数量未经燃烧的燃料与空气的可燃混合物，当遇有点火源时，如锅炉启动点火、锅炉熄火后重遇有点火源时，如锅炉启动点火、锅炉熄火后重新点火或炉膛内燃料本身所积存的热能等，会使新点火或炉膛内燃料本身所积存的热能等，会使可燃混合物突然点燃。由于火焰传播速度极快，可燃混合物突然点燃。由于火焰传播速度极快，积存的可燃混合物近于同时点燃，生成烟气后容积存的可燃混合物近于同时点燃，生成烟气后容积突然增大，一时来不及由炉膛排出，因而使炉积突然增大，一时来不及由炉膛排出，因而使炉膛压力骤增，这种现象称为爆燃俗称膛压力骤增，这种现象称为爆燃俗称“打炮打炮。严重的爆燃即为爆炸。假设炉膛压力过高，。严重的爆燃即为爆炸。假设炉膛压力过高，超过炉膛结构所能承受的压力，将使炉墙向外崩超过炉膛结构所能承受的压力，将使炉墙向外崩塌，称为塌，称为“外爆。外爆。6 炉膛除了外爆，有时还会发生内爆。当炉膛压力炉膛除了外爆，有时还会发生内爆。当炉膛压力过低，炉膛内外差压超过炉墙所能承受的压力时，炉过低，炉膛内外差压超过炉墙所能承受的压力时，炉墙就会向内坍塌，这种现象称为炉膛内爆。墙就会向内坍塌，这种现象称为炉膛内爆。发生炉膛内爆的主要原因有两个：一是炉膛在瞬发生炉膛内爆的主要原因有两个：一是炉膛在瞬间突然熄火，造成炉膛负压过大；二是引风机出力较间突然熄火，造成炉膛负压过大；二是引风机出力较大，造成较大的负压力，这通常是由于控制系统失灵大，造成较大的负压力，这通常是由于控制系统失灵或运行人员误操作造成的。或运行人员误操作造成的。7二、炉膛爆炸的防止二、炉膛爆炸的防止二、炉膛爆炸的防止二、炉膛爆炸的防止 炉膛爆燃大多发生在点火和暖炉期间，炉膛熄火和锅炉膛爆燃大多发生在点火和暖炉期间，炉膛熄火和锅炉低负荷运行时也经常会发生炉膛爆燃。为此，应根据不炉低负荷运行时也经常会发生炉膛爆燃。为此，应根据不同的运行工况采取不同的防范措施。防止炉膛爆燃的原则同的运行工况采取不同的防范措施。防止炉膛爆燃的原则性措施一般为：性措施一般为：1 1在主燃料与空气混合物进口处有足够的点火能源，在主燃料与空气混合物进口处有足够的点火能源，点火器的火焰要稳定，要有恰当的位置和一定的能量，能点火器的火焰要稳定，要有恰当的位置和一定的能量，能将进入炉膛的燃料迅速点燃。将进入炉膛的燃料迅速点燃。2 2当进入炉膛的燃料未点燃时，应尽快采取措施缩当进入炉膛的燃料未点燃时，应尽快采取措施缩短未点燃的时间，以减少可燃混合物在炉膛的积存数量。短未点燃的时间，以减少可燃混合物在炉膛的积存数量。3 3对于已进入炉膛的可燃混合物应尽快冲淡，使之对于已进入炉膛的可燃混合物应尽快冲淡，使之不在可燃范围内，并不断地将它吹扫出去。不在可燃范围内，并不断地将它吹扫出去。4 4当进入炉膛的燃料只有局部燃烧时，应继续冲淡，当进入炉膛的燃料只有局部燃烧时，应继续冲淡，使之成为不可燃的混合物。使之成为不可燃的混合物。8 一般说来，点火时最危险的情况为点火器已点着，一般说来，点火时最危险的情况为点火器已点着，但能量太小，缺乏以将主燃烧器点燃。此时火焰检测器但能量太小，缺乏以将主燃烧器点燃。此时火焰检测器显示为显示为“有火焰点火器火焰，而实际上主燃烧器并有火焰点火器火焰，而实际上主燃烧器并未点燃，此期间进入炉膛的燃料未点燃而积存在炉膛内，未点燃，此期间进入炉膛的燃料未点燃而积存在炉膛内，待主燃烧器点燃后又将存积的燃料一起点燃，形成爆燃。待主燃烧器点燃后又将存积的燃料一起点燃，形成爆燃。因此应尽可能缩短主燃烧器的点火时间，假设在因此应尽可能缩短主燃烧器的点火时间，假设在10s10s内未内未点燃主燃烧器就应切断燃料，重新吹扫，然后再重新点点燃主燃烧器就应切断燃料，重新吹扫，然后再重新点火。火。点火期间所用的燃烧器数量应尽可能少些，每只燃点火期间所用的燃烧器数量应尽可能少些，每只燃烧器的燃烧率不应太低，这样使火焰稳定、操作简化，烧器的燃烧率不应太低，这样使火焰稳定、操作简化，又可减少误操作。但为了使炉膛均匀加热，在暖炉期间又可减少误操作。但为了使炉膛均匀加热，在暖炉期间应有足够的燃烧器投人工作，使整个炉膛充满火焰。应有足够的燃烧器投人工作，使整个炉膛充满火焰。9 不管在何种情况下，当某一燃烧器火焰熄火，应不管在何种情况下，当某一燃烧器火焰熄火，应立即切断该燃烧器或一组燃烧器的燃料，假设全炉膛立即切断该燃烧器或一组燃烧器的燃料，假设全炉膛火焰熄火，则应切断全部燃料，实行紧急停炉。火焰熄火，则应切断全部燃料，实行紧急停炉。为了防止炉膛内爆，在燃烧控制系统设计中应注意为了防止炉膛内爆，在燃烧控制系统设计中应注意以下几点：以下几点：1 1 锅炉甩负荷时，炉膛的送风量应维持在甩负锅炉甩负荷时，炉膛的送风量应维持在甩负荷前的数值；荷前的数值；2 2 机组甩负荷后，应尽可能地减少炉膛中燃烧机组甩负荷后，应尽可能地减少炉膛中燃烧产物的流量；产物的流量；3 3 假设能在假设能在5 510s10s的期限内不是立即地消的期限内不是立即地消除炉膛中的燃料，则机组甩负荷后炉膛压力偏离正常除炉膛中的燃料，则机组甩负荷后炉膛压力偏离正常值的幅度就能缩小。值的幅度就能缩小。101-3 1-3 炉膛安全监控系统构成炉膛安全监控系统构成炉膛安全监控系统构成炉膛安全监控系统构成一、系统的基本组成一、系统的基本组成一、系统的基本组成一、系统的基本组成 通常一套完整的炉膛安全监控系统的硬件设备可通常一套完整的炉膛安全监控系统的硬件设备可以分为四个局部，即控制台、逻辑控制系统、驱动装以分为四个局部，即控制台、逻辑控制系统、驱动装置和检测敏感元件。置和检测敏感元件。图图图图.炉膛安全监控系统组成示意图炉膛安全监控系统组成示意图炉膛安全监控系统组成示意图炉膛安全监控系统组成示意图 11 一控制台一控制台一控制台一控制台 炉膛安全监控系统的控制台包括：运行人员控制盘炉膛安全监控系统的控制台包括：运行人员控制盘BTGBTG盘、操作员盘、操作员CRTCRT与键盘、就地控制盘、系统模与键盘、就地控制盘、系统模拟盘等。拟盘等。1 1运行人员控制盘运行人员控制盘BTGBTG盘盘 炉膛安全监控系统的运行人员指令主要通过运行人炉膛安全监控系统的运行人员指令主要通过运行人员控制盘实现，运行人员控制盘包括所有的指令器件和员控制盘实现，运行人员控制盘包括所有的指令器件和反响器件。反响器件。1 1指令器件。它们是将有关设备投入运行所必要指令器件。它们是将有关设备投入运行所必要的操作开关和按钮等，主要用来操作燃料燃烧设备，如的操作开关和按钮等，主要用来操作燃料燃烧设备，如锅炉启动时的燃烧器点火和停炉时的燃烧器熄火等操作。锅炉启动时的燃烧器点火和停炉时的燃烧器熄火等操作。12 2 2反响器件。它主要是一些反映设备运行状态反响器件。它主要是一些反映设备运行状态的指示灯，用来监视燃烧设备的状态，向运行人员提的指示灯，用来监视燃烧设备的状态，向运行人员提供一些如阀门和挡板的开或关、电动机的启或停、燃供一些如阀门和挡板的开或关、电动机的启或停、燃烧器运行工况、异常工况报警等状态信息，以便及时、烧器运行工况、异常工况报警等状态信息，以便及时、准确地判断发生故障的设备，及时处理。准确地判断发生故障的设备，及时处理。运行人员控制盘上设有逻辑系统的控制开关，如运行人员控制盘上设有逻辑系统的控制开关，如“清扫开始、清扫开始、“清扫完成、清扫完成、“开启油跳闸阀、开启油跳闸阀、“点火点火器启动等。此外，盘上还可选用器启动等。此外，盘上还可选用“首出指示器、数首出指示器、数据采集、据采集、CRTCRT显示等。当机组发生紧急停炉时，盘上显示等。当机组发生紧急停炉时，盘上能显示首次跳闸原因。能显示首次跳闸原因。13 运行人员控制盘安装在主控制室中，通过电缆与运行人员控制盘安装在主控制室中，通过电缆与位于继电器室内的逻辑控制柜相连。在正常运行时，位于继电器室内的逻辑控制柜相连。在正常运行时，系统的所有命令均可由运行人员控制盘发出，运行人系统的所有命令均可由运行人员控制盘发出，运行人员通过控制盘、逻辑控制系统、燃烧器控制系统与燃员通过控制盘、逻辑控制系统、燃烧器控制系统与燃料安全系统中的敏感元件和驱动装置取得联系。料安全系统中的敏感元件和驱动装置取得联系。2 2CRTCRT与键盘与键盘 炉膛安全监控系统的绝大局部运行人员指令和状炉膛安全监控系统的绝大局部运行人员指令和状态信息，都可通过计算机的态信息，都可通过计算机的CRTCRT与键盘予以实现。与键盘予以实现。14 3 3就地控制盘就地控制盘 就地控制通常限制在最低限度，主要用于维修、就地控制通常限制在最低限度，主要用于维修、测试和校验现场设备，如给煤机就地盘、磨煤机液力测试和校验现场设备，如给煤机就地盘、磨煤机液力和润滑油系统就地盘等。在正常运行时，就地控制盘和润滑油系统就地盘等。在正常运行时，就地控制盘上所有控制开关均放置在遥控位置，使被控设备均处上所有控制开关均放置在遥控位置，使被控设备均处在逻辑系统的控制之下。在逻辑系统的控制之下。4 4系统模拟盘系统模拟盘 系统模拟盘位于炉膛安全监控系统的逻辑柜内，系统模拟盘位于炉膛安全监控系统的逻辑柜内，可对各层燃烧设备及总体功能进行模拟操作试验，检可对各层燃烧设备及总体功能进行模拟操作试验，检查相应的逻辑功能是否正常，它是系统调试和寻找故查相应的逻辑功能是否正常，它是系统调试和寻找故障的有力工具。在进行模拟试验前，应停运有关的燃障的有力工具。在进行模拟试验前，应停运有关的燃烧设备。在各模拟板上装有现场设备的状态指示灯。烧设备。在各模拟板上装有现场设备的状态指示灯。15二逻辑控制系统二逻辑控制系统二逻辑控制系统二逻辑控制系统 逻辑控制系统比较复杂，是整个炉膛安全监控系统逻辑控制系统比较复杂，是整个炉膛安全监控系统的核心，所有运行人员的指令都是通过逻辑系统实现的，的核心，所有运行人员的指令都是通过逻辑系统实现的，所有驱动装置和敏感元件的状态都通过逻辑系统进行连所有驱动装置和敏感元件的状态都通过逻辑系统进行连续的监测。该系统根据运行人员发出的操作命令和控制续的监测。该系统根据运行人员发出的操作命令和控制对象传出的检测信号进行综合判断和逻辑运算，只有在对象传出的检测信号进行综合判断和逻辑运算，只有在逻辑系统验证满足一定的安全许可条件后，才将运算结逻辑系统验证满足一定的安全许可条件后，才将运算结果送到驱动装置上，用以操作相应的控制对象如燃烧果送到驱动装置上，用以操作相应的控制对象如燃烧系统的燃料阀门、风门挡板等。逻辑控制对象完成操系统的燃料阀门、风门挡板等。逻辑控制对象完成操作动作后，经检测，再由逻辑控制系统发出返回信号送作动作后，经检测，再由逻辑控制系统发出返回信号送至控制台，告知运行人员设备的操作运行状况。当出现至控制台，告知运行人员设备的操作运行状况。当出现危及设备和机组安全运行的情况，逻辑系统会自动发出危及设备和机组安全运行的情况，逻辑系统会自动发出停掉有关设备运行的操作指令。停掉有关设备运行的操作指令。16 炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统与与其其它它控控制制系系统统有有联联系系，它它可可以以改改变变机机组组协协调调控控制制系系统统CCSCCS的的命命令令。如如当当CCSCCS对对引引送送风风量量调调节节指指令令超超过过安安全全许许可可范范围围时时，炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统可可以以修修正正这这些些指指令令，炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统与与其其它它控控制制系系统统有有联联系系，它它可可以以改改变变机机组组协协调调控控制制系系统统CCSCCS的的命命令令。如如当当CCSCCS对对引引送送风风量量调调节节指指令令超超过过安安全全许许可可范范围围时时，炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统可可以以修修正正这这些些指指令令，使使一一次次风风挡挡板和二次风挡板维持现状不变。板和二次风挡板维持现状不变。逻辑系统采用分层控制的方式，即对每一个层分别逻辑系统采用分层控制的方式，即对每一个层分别进行控制。这样每一个层的故障不会影响整个机组的运进行控制。这样每一个层的故障不会影响整个机组的运行，从而大大提高了整体可靠性和可用率。行，从而大大提高了整体可靠性和可用率。17三驱动装置三驱动装置三驱动装置三驱动装置 驱驱动动装装置置用用于于控控制制和和隔隔离离进进入入炉炉膛膛的的燃燃料料油油、煤煤和空气的执行机构，燃烧系统的驱动装置包括：和空气的执行机构，燃烧系统的驱动装置包括：1 1电电动动阀阀门门、气气动动阀阀门门、挡挡板板的的驱驱动动机机构构。如如暖暖炉油跳闸阀、热风门等。炉油跳闸阀、热风门等。2 2马马达达启启动动器器。如如给给煤煤机机、磨磨煤煤机机、风风机机等等电电动动机的启动器。机的启动器。3 3油枪伸缩机构等。油枪伸缩机构等。它它们们可可分分别别控控制制各各辅辅机机、设设备备的的状状态态。运运行行人人员员通通过逻辑系统监控这些装置。过逻辑系统监控这些装置。由于炉膛安全监控系统是逻辑控制系统，它给这些由于炉膛安全监控系统是逻辑控制系统，它给这些驱动装置的指令，不是开，就是关，不是投入，就是退驱动装置的指令，不是开，就是关，不是投入，就是退出。因此某些燃烧控制任务是由出。因此某些燃烧控制任务是由CCSCCS承担的，如一次风承担的，如一次风和二次风调节挡板开度大小的控制。和二次风调节挡板开度大小的控制。18四敏感元件四敏感元件四敏感元件四敏感元件 敏敏感感元元件件是是用用来来监监测测炉炉内内燃燃烧烧和和燃燃料料空空气气系系统统状状态态的的装装置置，包包括括反反映映驱驱动动器器位位置置信信息息的的元元件件如如限限位位开开关关等等，反反映映诸诸如如燃燃料料压压力力、温温度度、流流量量和和火火焰焰出出现现与与否等各种参数及状态的器件，如：否等各种参数及状态的器件，如：1 1压压力力开开关关。用用于于反反映映炉炉膛膛压压力力、燃燃油油和和空空气气压力等，当超过允许值时发出报警或跳闸等信号。压力等，当超过允许值时发出报警或跳闸等信号。2 2温温度度开开关关。用用于于反反映映空空气气、燃燃料料的的温温度度，如如磨煤机出口温度、燃油温度等。磨煤机出口温度、燃油温度等。3 3流流量量开开关关。用用于于反反映映空空气气、燃燃料料的的流流量量，或或用用差差压压表表示示，如如某某一一管管道道、空空气气预预热热器器、风风机机的的进进出出口口差压。差压。19 4 4火火焰焰检检测测器器。用用于于燃燃烧烧器器的的火火焰焰判判别别或或炉炉膛膛火球监视。火球监视。5 5限限位位开开关关。用用于于限限止止阀阀门门和和挡挡板板的的行行程程，以以保保证证运运行行在在规规定定的的安安全全限限度度之之内内，或或提提供供一一个个证证实实信信号号，证实某设备是开还是关。证实某设备是开还是关。敏感元件常与一些反响元件如控制盘上的指示灯、敏感元件常与一些反响元件如控制盘上的指示灯、光字牌等相连。光字牌等相连。20二、逻辑控制系统的类型二、逻辑控制系统的类型二、逻辑控制系统的类型二、逻辑控制系统的类型 目前国内投运的炉膛安全监控系统的类型很多，、目前国内投运的炉膛安全监控系统的类型很多，、常见的有常见的有 燃烧工程燃烧工程CECE公司的炉膛安全监控系统公司的炉膛安全监控系统FSSSFSSS，福尼福尼ForneyForney公司的公司的AFS-1000AFS-1000型燃烧器管型燃烧器管理系统理系统BMSBMS，三菱公司的自动燃烧器控制系统三菱公司的自动燃烧器控制系统DABSDABS，贝利贝利BaileyBailey公司公司N-90N-90、INFI-90INFI-90分散控制分散控制系统的燃烧器管理系统系统的燃烧器管理系统BMSBMS，还有引进机组随主机，还有引进机组随主机配套提供的其他型式的炉膛安全监控系统，以及国内生配套提供的其他型式的炉膛安全监控系统，以及国内生产的炉膛安全监控系统等。由于逻辑控制系统是任何炉产的炉膛安全监控系统等。由于逻辑控制系统是任何炉膛安全监控系统最主要、最关键的控制设备，因此不同膛安全监控系统最主要、最关键的控制设备，因此不同类型系统的差异也主要表达在其逻辑控制系统上。类型系统的差异也主要表达在其逻辑控制系统上。21 炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统中中的的逻逻辑辑控控制制系系统统有有继继电电器器式式、逻逻辑辑组组件件式式、以以微微处处理理器器为为中中心心的的计计算算机机式式和和可可编编程程控制器式等几种类型。控制器式等几种类型。1 1继电器式继电器式继电器式继电器式 即即逻逻辑辑控控制制系系统统由由继继电电器器组组成成。电电磁磁式式继继电电器器的的抗抗干干扰扰能能力力强强，结结构构简简单单，能能提提供供足足够够的的动动力力去去指指挥挥驱驱动动器器，但但其其系系统统装装置置体体积积太太大大。过过去去国国内内有有采采用用这这种类型的系统用于燃烧器自动控制。种类型的系统用于燃烧器自动控制。22 2 2逻辑组件式逻辑组件式逻辑组件式逻辑组件式 采采用用专专用用固固定定接接线线顺顺序序控控制制器器的的系系统统被被称称为为逻逻辑辑组组件件式式控控制制系系统统。它它是是继继电电器器式式逻逻辑辑控控制制系系统统的的换换代代产产品品，防防止止了了电电磁磁式式继继电电器器体体积积大大、数数量量多多、控控制制柜柜庞庞大大的的弊弊端端。由由于于这这种种系系统统所所控控制制的的对对象象操操作作规规律律是是固固定定不不变变的的，所所以以可可对对某某些些功功能能控控制制实实行行固固定定接接线线方方式式，这这使使得得装装置置简简单单可可靠靠，可可做做成成积积木木式式组组件件。但但是是，如如果果在在运运行行调调试试中中发发现现局局部部功功能能设设计计不不能能满满足足使使用用要要求求而而需需改改进进时时，则则必必须须改改动动逻逻辑辑功功能能卡卡或或改改动动逻逻辑辑接接线，将消耗一定的工作量。线，将消耗一定的工作量。23 3 3微计算机式微计算机式微计算机式微计算机式 即采用单板计算机构成的微机型控制系统。它是即采用单板计算机构成的微机型控制系统。它是在固态硬接线控制系统的基础上开展而成的。如荆门、在固态硬接线控制系统的基础上开展而成的。如荆门、锦州、淮北、焦作、黄埔等电厂配置的锦州、淮北、焦作、黄埔等电厂配置的 Forney Forney公司的公司的AFS1000AFS1000型燃烧器管理系统等。它是一个以微处理型燃烧器管理系统等。它是一个以微处理机为基础的多回路系统，具有多功能的数字模拟控机为基础的多回路系统，具有多功能的数字模拟控制回路，整个系统可分为假设干个子系统，每个子系制回路，整个系统可分为假设干个子系统，每个子系统的控制均由一台单板计算机完成。统的控制均由一台单板计算机完成。AFS-1000AFS-1000具有具有8080年代初的技术水平，硬件通用化程度较高，共有年代初的技术水平，硬件通用化程度较高，共有3030多多种卡件，可以灵活地构成各种规模的系统。该系统的种卡件，可以灵活地构成各种规模的系统。该系统的软件丰富，共有软件丰富，共有7070多种应用软件模块，可以实现各种多种应用软件模块，可以实现各种控制功能，其性能价格比较高。控制功能，其性能价格比较高。24 4 4可编程控制器可编程控制器可编程控制器可编程控制器PLCPLC式式式式 是是利利用用可可编编程程控控制制器器PLCPLC构构成成的的控控制制系系统统。近近年年来来PLCPLC开开展展较较快快，它它在在炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统的的应应用用也也日日益益广广泛泛，一一种种应应用用方方式式是是利利用用单单独独的的PLCPLC控控制制单单个个燃燃烧烧器器，然然后后将将各各PLCPLC挂挂接接到到上上位位计计算算机机上上，进进行行综综合合控控制制。另另一一种种应应用用方方式式是是由由几几个个PLCPLC采采用用冗冗余余的的组组态态方方式式配配置置成成一一个个环环形形控控制制系系统统，控控制制所所有有的的燃燃烧烧器器，以以提提高高炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统的的可可靠靠性性。如如 三三菱菱公公司司的的自自动动燃燃烧烧器器控控制制系系统统DABSDABS就就属属于于前前者者，CECE公公司司FSSSFSSS的的近近期期产产品品则则属属于于后后者。者。25 80 80年代开始，以微处理器为基础的分散控制系年代开始，以微处理器为基础的分散控制系统迅猛开展，它将局部的功能系统如炉膛安全监统迅猛开展，它将局部的功能系统如炉膛安全监控系统、协调控制系统、数据采集系统等视为某控系统、协调控制系统、数据采集系统等视为某些结点，用通信环路将诸多结点联系起来，炉膛安些结点，用通信环路将诸多结点联系起来，炉膛安全监控系统作为其中一个结点通过环路接口模件与全监控系统作为其中一个结点通过环路接口模件与通信环路相连，使机组的控制系统更完善、更可靠、通信环路相连，使机组的控制系统更完善、更可靠、更整体化。如国内很多电厂采用贝利公司的更整体化。如国内很多电厂采用贝利公司的N90N90、INFI90INFI90分分 散控制系统对大型火电机组进行综合控散控制系统对大型火电机组进行综合控制。制。目前，以微处理器为基础是控制系统的开展方目前，以微处理器为基础是控制系统的开展方向。采用微处理器的控制装置具有速度快、可靠性向。采用微处理器的控制装置具有速度快、可靠性高、控制系统构成简单、功能强、程序可变等优点。高、控制系统构成简单、功能强、程序可变等优点。26 三、炉膛安全监控系统的功能三、炉膛安全监控系统的功能三、炉膛安全监控系统的功能三、炉膛安全监控系统的功能 炉膛安全监控系统在锅炉启停阶段，按运行要求启炉膛安全监控系统在锅炉启停阶段，按运行要求启停油燃烧器和煤燃烧器。在机组事故情况下，炉膛安全停油燃烧器和煤燃烧器。在机组事故情况下，炉膛安全监控系统与监控系统与CCSCCS配合完成主燃料跳闸配合完成主燃料跳闸MFTMFT、机组快速甩、机组快速甩负荷负荷 Fast Cut BackFast Cut Back，简称，简称FCBFCB及主要辅机局部故障自动及主要辅机局部故障自动减负荷减负荷RunBackRunBack，简称，简称RBRB等功能。即当机组发生严重故等功能。即当机组发生严重故障而需主燃料跳闸时，由炉膛安全监控系统发出障而需主燃料跳闸时，由炉膛安全监控系统发出MFTMFT指令，指令，并指出跳闸原因，由并指出跳闸原因，由MCSMCS完成相应的调节任务，实行紧急停完成相应的调节任务，实行紧急停炉。当电网、发电机或汽轮机故障而需机组快速甩负荷炉。当电网、发电机或汽轮机故障而需机组快速甩负荷FCBFCB时，炉膛安全监控系统迅速将一层油投入，并将与该油层不时，炉膛安全监控系统迅速将一层油投入，并将与该油层不相邻的煤层磨煤机全部切除，使锅炉带最低稳定负荷运行，相邻的煤层磨煤机全部切除，使锅炉带最低稳定负荷运行，实现停机不停炉。当锅炉辅机故障而发生自动减负荷实现停机不停炉。当锅炉辅机故障而发生自动减负荷RBRB时，时，炉膛安全监控系统将与炉膛安全监控系统将与MCSMCS配合按要求迅速切除局部磨煤机，配合按要求迅速切除局部磨煤机，使机组负荷降低到预先规定的负荷目标值。使机组负荷降低到预先规定的负荷目标值。27 炉膛安全监控系统不实现调节功能，不直接参与燃炉膛安全监控系统不实现调节功能，不直接参与燃料量和送风量的调节，仅完成锅炉及其辅机的启停监视料量和送风量的调节，仅完成锅炉及其辅机的启停监视和逻辑控制功能，但是它能行使超越运行人员和过程控和逻辑控制功能，但是它能行使超越运行人员和过程控制系统的作用，可靠地保证锅炉安全运行。锅炉的调节制系统的作用，可靠地保证锅炉安全运行。锅炉的调节功能是由功能是由CCSCCS完成的，炉膛安全监控系统与完成的，炉膛安全监控系统与CCSCCS相互之间相互之间有着一定联系与制约，其中炉膛安全监控系统的安全联有着一定联系与制约，其中炉膛安全监控系统的安全联锁功能的等级是最高的。例如在锅炉启动后，只要出现锁功能的等级是最高的。例如在锅炉启动后，只要出现风量低于启动允许的最低值如风量低于启动允许的最低值如2525情况，炉膛安全情况，炉膛安全监控系统会自动发出主燃料跳闸信号将锅炉停掉。同样，监控系统会自动发出主燃料跳闸信号将锅炉停掉。同样，如果运行人员违反安全规程操作，设备也将自动停掉。如果运行人员违反安全规程操作，设备也将自动停掉。又如点火油枪过早撤出，也会引起有关主燃料自动切除。又如点火油枪过早撤出，也会引起有关主燃料自动切除。炉膛安全监控系统的具体安全联锁条件要根据各个机组炉膛安全监控系统的具体安全联锁条件要根据各个机组的燃烧系统结构、特性和燃料种类等因素决定。的燃烧系统结构、特性和燃料种类等因素决定。28 炉膛安全监控系统包括下述主要安全功能：炉膛安全监控系统包括下述主要安全功能：1 1炉膛点火前的清扫炉膛点火前的清扫炉膛点火前的清扫炉膛点火前的清扫 炉炉膛膛点点火火前前清清扫扫的的目目的的是是为为了了在在启启动动前前把把炉炉膛膛及及管管道道内内积积聚聚的的没没有有燃燃烧烧的的燃燃料料和和气气体体去去除除掉掉，防防止止锅锅炉炉爆爆炸炸事事故故的的发发生生。对对于于大大容容量量锅锅炉炉来来说说，从从炉炉膛膛内内可可燃燃混混合合物物积积存存到到发发生生爆爆燃燃往往往往发发生生在在一一二二秒秒时时间间内内，运运行行人人员员不不可可能能对对这这种种情情况况作作出出及及时时的的反反响响，同同时时随随着着锅锅炉炉容容量量增增加加，设设备备日日益益复复杂杂，要要监监控控的的工工程程多多，特特别别是是在在启启停停过过程程中中操操作作十十分分频频繁繁，即即使使最最熟熟练练的的运运行行人人员员，误误操操作作也也难难免免发发生生。因因此此这这个个任任务务应应依依靠靠炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统来完成。来完成。29 2 2油点火控制油点火控制油点火控制油点火控制 油点火控制包括锅炉正常启动、停运和燃烧器燃油点火控制包括锅炉正常启动、停运和燃烧器燃烧不稳定时点火器投入运行时的控制。锅炉正常启动烧不稳定时点火器投入运行时的控制。锅炉正常启动时，只有当炉膛清扫完成且满足一定的许可条件，暖时，只有当炉膛清扫完成且满足一定的许可条件，暖炉油才能投入运行。典型的许可条件为：炉膛清扫完炉油才能投入运行。典型的许可条件为：炉膛清扫完成；暖炉油的主油管跳闸阀翻开，主油管油温正常，成；暖炉油的主油管跳闸阀翻开，主油管油温正常，主油管跳闸阀处油压正常；雾化蒸汽压力满足要求；主油管跳闸阀处油压正常；雾化蒸汽压力满足要求；手动油阀翻开等。当上述许可条件满足，则通过主控手动油阀翻开等。当上述许可条件满足，则通过主控室室CRTCRT键盘或键盘或BTGBTG盘或就地盘等接口设备发出启动命盘或就地盘等接口设备发出启动命令起动暖炉油枪，点火顺序是自动进行的。令起动暖炉油枪，点火顺序是自动进行的。30 3 3煤粉燃烧器投入控制煤粉燃烧器投入控制煤粉燃烧器投入控制煤粉燃烧器投入控制 当当锅锅炉炉已已经经用用油油暖暖炉炉，且且满满足足一一定定的的许许可可条条件件时时，可可以以通通过过接接口口设设备备启启动动磨磨煤煤机机引引入入主主燃燃料料，使使煤煤粉粉燃燃烧烧器器投投入入运运行行。煤煤粉粉燃燃烧烧器器投投入入运运行行的的基基本本许许可可条条件件是是“磨磨煤煤机机已已准准备备好好和和“毗毗邻邻层层的的点点火火支支持持能能量量充充足足。“磨磨煤煤机机已已准准备备好好这这一一条条件件中中又又包包含含着着润润滑滑油油压压、一一次次风风压压、密密封封空空气气压压力力等等皆皆满满足足要要求求的的许许可可条条件件。“毗毗邻邻层层的的点点火火支支持持能能量量充充足足这这一一许许可可条条件件最最为为重重要要，只只有有具具备备足足够够的的点点火火支支持持能能量量，才才能能保保证证主主燃燃料料进进人人炉膛即被点燃。炉膛即被点燃。31 4 4连续运行的监视连续运行的监视连续运行的监视连续运行的监视 在正常运行的情况下，炉膛安全监控系统能在正常运行的情况下，炉膛安全监控系统能对炉膛燃烧情况进行连续的监测包括火焰检测对炉膛燃烧情况进行连续的监测包括火焰检测，当有异常情况时，炉膛安全监控系统将发出，当有异常情况时，炉膛安全监控系统将发出音响警报，提醒运行人员立即进行正确的操作，音响警报，提醒运行人员立即进行正确的操作，以防止可能引起的跳闸事故；在运行人员来不及以防止可能引起的跳闸事故；在运行人员来不及处理某些异常情况的时候，炉膛安全监控系统将处理某些异常情况的时候，炉膛安全监控系统将自动启动跳闸。自动启动跳闸。32 5 5紧急停炉主燃料跳闸紧急停炉主燃料跳闸紧急停炉主燃料跳闸紧急停炉主燃料跳闸MFTMFT 在锅炉安全受到严重威胁的紧急情况下，如汽轮在锅炉安全受到严重威胁的紧急情况下，如汽轮机甩负荷、锅炉熄火、失去送风机和引风机，汽包水机甩负荷、锅炉熄火、失去送风机和引风机，汽包水位过低或过高时，假设运行人虽来不及进行及时的操位过低或过高时，假设运行人虽来不及进行及时的操作处理，炉膛安全监控系统将实现作处理，炉膛安全监控系统将实现“主燃料跳闸即主燃料跳闸即MFTMFT，将正在燃烧的所有燃烧器的燃料全部切断或，将正在燃烧的所有燃烧器的燃料全部切断或以层为单位跳掉磨煤机、给煤机等设备。任何时候当以层为单位跳掉磨煤机、给煤机等设备。任何时候当锅炉有关设备安全情况遭受危险时，运行人员可以直锅炉有关设备安全情况遭受危险时，运行人员可以直接启动接启动MFTMFT或跳掉个别设备，而不需要等待炉膛安全或跳掉个别设备，而不需要等待炉膛安全监控系统响应。监控系统响应。33 6 6磨煤机组、燃烧器、点火器停运磨煤机组、燃烧器、点火器停运磨煤机组、燃烧器、点火器停运磨煤机组、燃烧器、点火器停运 磨磨煤煤机机组组、燃燃烧烧器器、点点火火器器的的停停运运控控制制包包括括正正常常停停运运和和紧紧急急停停运运。炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统提提供供了了这这两两种种停停运运方方式式的的逻逻辑辑。当当正正常常停停运运指指令令发发出出或或紧紧急急停停运运条条件件满满足足时时，炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统将将按按一一定定的的逻逻辑辑顺序停运相关设备。顺序停运相关设备。7 7燃烧后的吹扫燃烧后的吹扫燃烧后的吹扫燃烧后的吹扫 在在锅锅炉炉跳跳闸闸后后和和重重新新点点火火前前，不不管管停停炉炉和和重重新新点点火火之之间间时时间间间间隔隔多多长长，都都必必须须对对炉炉膛膛进进行行吹吹扫扫，以去除可能储存在炉内的可燃物质。以去除可能储存在炉内的可燃物质。34图图图图.典型炉膛安全监控系统的功能结构示意图典型炉膛安全监控系统的功能结构示意图典型炉膛安全监控系统的功能结构示意图典型炉膛安全监控系统的功能结构示意图 35四、炉膛安全监控系统的逻辑和功能结构四、炉膛安全监控系统的逻辑和功能结构四、炉膛安全监控系统的逻辑和功能结构四、炉膛安全监控系统的逻辑和功能结构 从从逻逻辑辑结结构构上上来来看看，炉炉膛膛安安全全监监控控系系统统分分为为下下位位逻逻辑辑和和上上位位逻逻辑辑，而而上上位位逻逻辑辑又又分分为为层层逻逻辑辑和和公公共共逻逻辑辑，下下位位逻逻辑辑采采用用一一个个CPUCPU，每每个个上上位位逻逻辑辑都都采采用用三三个个CPUCPU，按三取二的原则实现各种功能。，按三取二的原则实现各种功能。1 1下位逻辑下位逻辑下位逻辑下位逻辑 下下位位逻逻辑辑是是控控制制具具体体对对象象的的角角逻逻辑辑回回路路，用用来来实实现对一台煤粉燃烧器或点火器控制。现对一台煤粉燃烧器或点火器控制。2 2层逻辑层逻辑层逻辑层逻辑 层逻辑是对层燃烧器进行自动点熄火控制和状态层逻辑是对层燃烧器进行自动点熄火控制和状态监视的回路。监视的回路。36 3 3公共逻辑公共逻辑公共逻辑公共逻辑 公公共共逻逻辑辑是是对对全全部部燃燃烧烧器器进进行行监监控控、实实现现主主燃燃料料跳跳闸闸MFTMFT或或锅锅炉炉紧紧急急停停炉炉、快快速速切切除除负负荷荷FastCut FastCut BackBack，简简称称FCBFCB汽汽轮轮发发电电机机全全甩甩负负荷荷、主主要要辅辅机机局局部部故故障障自自动动减减负负荷荷RunBackRunBack，简简称称RBRB功能的逻辑回路。功能的逻辑回路。运运行行中中，操操作作指指令令计计算算机机指指令令或或手手动动控控制制指指令令送送至至上上位位逻逻辑辑，再再由由它它向向各各个个下下位