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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University第七章第七章 炉膛安全监控系统炉膛安全监控系统FSSSFSSS1第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University7-1 7-1 概概 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 System(Safeguard Supervisory System(简称为 简称为FSSS)FSSS)，也可称作，也可称作燃烧器管理系统 燃烧器管理系统(Burner Management System(Burner Management System，简称，简称BMS)BMS)。炉膛安全监控系统是现代大型机组自动化不可。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部分，它对炉膛的正常燃烧，锅炉的安全 缺少的组成部分，它对炉膛的正常燃烧，锅炉的安全运行起着决定性的作用。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 System(Fuel Safe guard System，简称，简称FSS)FSS)和燃烧器控制 和燃烧器控制系统 系统(Burner(Burner Control System Control System，简称，简称BCS)BCS)完成。完成。2第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 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 提供给粉(煤 煤)机的自启动和停止，提供制粉系统监视 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断，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。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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University FSSS FSSS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，还能避免运行人员在手动操作时的误动作，并能 还能避免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CCS(CCS(协调控制系统 协调控制系统)是保障锅炉运行 是保障锅炉运行的两大支柱，的两大支柱，FSSS FSSS和 和CCS CCS相互有一定关系和制约，相互有一定关系和制约，而 而FSSS FSSS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。5第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University7-2 7-2 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 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 膛压力骤增，这种现象称为爆燃(俗称 俗称“打炮 打炮”)”)。严重的爆燃即为爆炸。若炉膛压力过高，超过炉 严重的爆燃即为爆炸。若炉膛压力过高，超过炉膛结构所能承受的压力，将使炉墙向外崩塌，称 膛结构所能承受的压力，将使炉墙向外崩塌，称为 为“外爆 外爆”。6第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University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，应尽快采取措施缩短 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。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，使之不 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。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部分燃烧时，应继续冲淡，当进入炉膛的燃料只有部分燃烧时，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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 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，不足以将主燃烧器点燃。此时火焰检测器 但能量太小，不足以将主燃烧器点燃。此时火焰检测器显示为 显示为“有火焰 有火焰”(”(点火器火焰 点火器火焰)，而实际上主燃烧器并未，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，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，若在 因此应尽可能缩短主燃烧器的点火时间，若在10s 10s内未点 内未点燃主燃烧器就应切断燃料，重新吹扫，然后再重新点火。燃主燃烧器就应切断燃料，重新吹扫，然后再重新点火。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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 不论在何种情况下，当某一燃烧器火焰熄火，应 不论在何种情况下，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，若全炉膛火 立即切断该燃烧器或一组燃烧器的燃料，若全炉膛火焰熄火，则应切断全部燃料，实行紧急停炉。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 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：意以下几点：(1)(1)锅炉甩负荷时，炉膛的送风量应维持在甩负荷 锅炉甩负荷时，炉膛的送风量应维持在甩负荷前的数值；前的数值；(2)(2)机组甩负荷后，应尽可能地减少炉膛中燃烧产 机组甩负荷后，应尽可能地减少炉膛中燃烧产物的流量；物的流量；(3)(3)若能在 若能在5 5 10s 10s的期限内 的期限内(不是立即地 不是立即地)消除炉膛 消除炉膛中的燃料，则机组甩负荷后炉膛压力偏离正常值的幅 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。度就能缩小。10第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University1-3 1-3 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 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部分，即控制台、逻辑控制系统、驱动装 以分为四个部分，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.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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University(一 一)控制台 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(BTG(BTG盘 盘)、操作员、操作员CRT CRT与键盘、就地控制盘、系统模拟盘 与键盘、就地控制盘、系统模拟盘等。等。1 1运行人员控制盘 运行人员控制盘(BTG(BTG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馈器件。反馈器件。(1)(1)指令器件。它们是将有关设备投入运行所必要的 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，如锅 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。炉启动时的燃烧器点火和停炉时的燃烧器熄火等操作。12第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University(2)(2)反馈器件。它主要是一些反映设备运行状态的 反馈器件。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，向运行人员提供 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、燃烧 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、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”、“点火器 点火器启动 启动”等。此外，盘上还可选用 等。此外，盘上还可选用“首出 首出”指示器、数据采 指示器、数据采集、集、CRT CRT显示等。当机组发生紧急停炉时，盘上能显 显示等。当机组发生紧急停炉时，盘上能显示首次跳闸原因。示首次跳闸原因。13第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 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 2 CRT CRT与键盘 与键盘 炉膛安全监控系统的绝大部分运行人员指令和状 炉膛安全监控系统的绝大部分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CRT CRT与键盘予以实现。与键盘予以实现。14第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University(二 二)逻辑控制系统 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 果送到驱动装置上，用以操作相应的控制对象(如燃烧系 如燃烧系统的燃料阀门、风门挡板等 统的燃料阀门、风门挡板等)。逻辑控制对象完成操作动。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至控 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。当出现危及 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停掉 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。有关设备运行的操作指令。16第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 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(CCS)(CCS)的 的命 命令 令。如 如当 当CCS CCS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(CCS)(CCS)的 的命 命令 令。如 如当 当CCS CCS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 板和 和二 二次风挡板维持现状不变。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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University(三 三)驱动装置 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 炉油跳闸阀、热风门等。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 机的启动器。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CCS CCS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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University(四 四)敏感元件 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 压力等，当超过允许值时发出报警或跳闸等信号。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 磨煤机出口温度、燃油温度等。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 差压。压。19第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University(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 火球 球监视。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 证实某设备是开还是关。实某设备是开还是关。敏感元件常与一些反馈元件 敏感元件常与一些反馈元件(如控制盘上的指示灯、如控制盘上的指示灯、光字牌等 光字牌等)相连。相连。20第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University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，、常见的有美国燃烧工程 常见的有美国燃烧工程(CE)(CE)公司的炉膛安全监控系统 公司的炉膛安全监控系统(FSSS)(FSSS)，美国福尼，美国福尼(Forney)(Forney)公司的 公司的AFS-1000 AFS-1000型燃烧器管 型燃烧器管理系统 理系统(BMS)(BMS)，日本三菱公司的自动燃烧器控制系统，日本三菱公司的自动燃烧器控制系统(DABS)(DABS)，美国贝利，美国贝利(Bailey)(Bailey)公司 公司N-90 N-90、INFI-90 INFI-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(BMS)(BMS)，还有引进机组随主机配，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，以及国内生产 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膛 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，因此不同类 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体现在其逻辑控制系统上。型系统的差异也主要体现在其逻辑控制系统上。21第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 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 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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 2 2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，避 避免 免了 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 现部 部分 分功 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，将耗费一定的工作量。线，将耗费一定的工作量。23第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 3 3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发展而成的。如荆门、在固态硬接线控制系统的基础上发展而成的。如荆门、锦州、淮北、焦作、黄埔等电厂配置的美国 锦州、淮北、焦作、黄埔等电厂配置的美国Forney Forney公 公司的 司的AFS1000 AFS1000型燃烧器管理系统等。它是一个以微 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 处理机为基础的多回路系统，具有多功能的数字模拟控制回路，整个系统可分为若干个子系统，每个子 拟控制回路，整个系统可分为若干个子系统，每个子系统的控制均由一台单板计算机完成。系统的控制均由一台单板计算机完成。AFS-1000 AFS-1000具有 具有80 80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30 30多种卡件，可以灵活地构成各种规模的系统。该系统 多种卡件，可以灵活地构成各种规模的系统。该系统的软件丰富，共有 的软件丰富，共有70 70多种应用软件模块，可以实现各 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。种控制功能，其性能价格比较高。24第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 4 4可编程控制器 可编程控制器(PLC)(PLC)式 式 是 是利 利用 用可 可编 编程 程控 控制 制器 器(PLC)(PLC)构 构成 成的 的控 控制 制系 系统 统。近 近年 年来 来PLC PLC发 发展 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PLC PLC控 控制 制单 单个 个燃 燃烧 烧器 器，然 然后 后将 将各 各PLC PLC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PLC PLC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 如日 日本 本三 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(DABS)(DABS)就 就属 属于 于前 前者 者，美 美国 国CE CE公 公司 司FSSS FSSS的 的近 近期 期产 产品 品则 则属 属于 于后者。后者。25第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 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发展，它将局部的功能系统 统迅猛发展，它将局部的功能系统(如炉膛安全监控 如炉膛安全监控系统、协调控制系统、数据采集系统等 系统、协调控制系统、数据采集系统等)视为某些结 视为某些结点，用通信环路将诸多结点联系起来，炉膛安全监 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通信 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、更 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 整体化。如国内很多电厂采用贝利公司的N90 N90、INFI90 INFI90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发展方 目前，以微处理器为基础是控制系统的发展方向。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第七章 第七章 炉膛安全监控系统 炉膛安全监控系统FSSS FSSSNorth China Electric Power University North China Electric Power University 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 炉膛安全监控系统在锅炉启(停 停)阶段，按运行要求启 阶段，按运行要求启(停 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 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 统与CCS CCS配合完成主燃料跳闸 配合完成主燃料跳闸(MFT)(MFT)、机组快速甩负荷、机组快速甩负荷(Fast(Fast Cut Back Cut Back，简称，简称FCB)FCB)及主要辅机局部故障自动减负荷 及主要辅机局部故障自动减负荷(RunBack(RunBack，简称，简称RB)RB)等功能。即当机组发生严重故障而需主 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 燃料跳闸时，由炉膛安全监控系统发出MFT MFT指令，并指出跳 指令，并指出跳闸原因，由 闸原因，由MCS MCS完成相应的调节任务，实行紧急停炉。当电 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 网、发电机或汽轮机故障而需机组快速甩负荷FCB FCB时，炉膛 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 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，实现停机 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