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1000MW机组漏风控制系统安全运行分析及改造优化应用

张诚

摘 要：文章就1000MW超超临界燃煤发电机组使用的空预器漏风控风系统的组成和监测保护进行阐述。对日常实际使用中出现的问题进行分析，并给出了解决优化实施方案。
关键词：1000MW超超临界燃煤发电机组；空预器漏风；控制系统；安全运行
一、 背景介绍
外高桥第三发电有限公司使用的空气预热器漏风控制系统（LCS）为上海市东方海事工程技术有限公司设计生产制造。
在运行的过程中，曾经出现过扇形板持续下行，导致空气预热器电流增大的现象。根据现场的实际情况、现场报警记录和DCS历史趋势曲线分析，认定这一情况的发生是由于设备长期运行中接触器积灰等原因，造成接触器触点粘连，不能正常脱开，造成扇形板不断下行弯曲，和空预器转子摩擦，导致空气预热器电流增大。
本文对空气预热器漏风控制系统实际使用中发现的安全问题进行分析并给出改造实施方案。
二、 系统简介
空气预热器是火力发电厂运行中不可缺少的重要辅机设备。它在运行中产生的漏风主要包括了二部分：间隙导致的直接漏风和转动导致的携带漏风，预热器的壳体与转子之间存在间隙。预热器中烟气与空气由密封分开。壳体密封板与转子密封片之间的密封间隙总是大于零。压力较高的空气会穿过密封间隙漏向压力较低的烟气侧，这是直接漏风。
转子旋转仓格中所包容的空气随着转子的旋转，会不断地转移到烟气侧，被烟气带走，这是转动导致的携带漏风。这种携带漏风是预热器的结构型式本身决定的，无法减小。
直接漏风与密封间隙成正比，与压差的平方根成正比。预热器中气流间压差的大小，主要取决于制粉系统以及锅炉烟风道的阻力。压差与其本身结构也有一定的关系，但当预热器的直径尺寸确定后，就不可能通过设计本身去减小其中的气流间压差值了。因此，从设计的角度减小漏风的唯一方式就是将将密封间隙控制在最小限度。
预热器密封装置的设计的关键就在于研究其变形的规律，使设计出的密封装置能够有效地控制各种工况下，确保密封间隙处在最小限值。
空预器漏风控制系统（以下简称LCS）就是为了这个目的而设计的。它的设计原理是：使空预器的扇形密封板与是受到烟气加热的热变形转子紧密贴合。为了减少漏风量，扇形板的位置由位置发送器来检测，确保扇形板的密封间隙维持在最小区间。[1]
三、 应用中出现的安全问题及分析
3.1 问题描述
某次机组运行期间发生空预器A3扇形板故障。至现场检查，故障状态为：A3扇形板系统报警是传感器故障，初级限位开关动作。此时，运行人员就地操作，A3扇形板上行，空预器电流已恢复正常值。
依据历史曲线分析，在故障发生前空预器A所有扇形板（A1、A2、A3）均动作正常。此后，A3板开始下探，当下探至初级限位开关动作时，此时A3板应回复上行，但A3板并没有上行，仍在继续下探，导致次级限位开关动作，传感器故障报警。直至空预器电流超过超限，系统保护动作，所有扇形板强制回复上行，A1、A2板开始上行，但A3板仍在下探，直到运行人员到就地手动操作后，A3才开始恢复上行。
在此次事件中，若运行人员未能及时切换手动操作，空预器电流继续上升，将导致空预器A跳闸，并触发空预器RB。这将会对机组的安全运行导致极大隐患。
3.2 问题分析
空预器间隙调整系统在扇形板下探过程中有多套保护使扇形板停止下探恢复上行，避免空预器电流保护动作：
1. 扇形板下探至初级限位开关动作，上行距离约一可调距离后停止。
2. 如初级限位开关没有动作，次级限位开关动作，传感器故障报警，扇形板强制回复上行。
3. 当扇形板最大限位开关动作后，扇形板也回复上行。
4. 当空预器电流超过一定电流后，保护动作，扇形板强制回复上行。
但在此次事件中，以上各保护均正常动作，但A3扇形版未能及时上行回复。
因此，确认是A3扇形板马达交流接触器（控制下探）在接到保护动作指令后，接触器触点没有立即释放，始终在吸合位置，导致A3板持续下探。
四、 改造方案
与为了杜绝这一现象的发生，保证设备的安全运行，特制定以下升级改进方案，具体方案如下：
1、增加扇形板提升机构下行接触器。在原有下行接触器的基础上串联一个下行接触器KM1B，当两个接触器中的任一个接触器由于长时间运行造成触点粘合，不能正常断开时，另外一个继电器可以断开电机动力电源，避免因接触器粘合不能切除电机电源造成扇形板下弯而卡塞空预器情况的发生。双接触器串联，使安全系数加倍，起到双重保护的作用。
2、监视空预器转子A、B侧电流和扇形板提升机构上行接触器。在上行接触器KM12上增加一常闭辅助触点送至DCS，作为上行接触器是否动作的监视（上行时触点断开，不上行时触点闭合），在主控柜中增加可用于切断动力电源的设备。DCS中增加一套逻辑判断电路：当空预器任何一侧电流增大，超出电流上限值时，正常情况下应该提升扇形板到最高位置，如果上行接触器仍然没有闭合，扇形板仍然没有提升，则断开动力电源，自动启用气马达提升扇形板到最高位置。于此同时，DCS发出报警信号提醒运行人员。
五、 结束语
通过以上措施，为系统增加了两套保护：
第一：双下行接触器可以有效防止下行接触器不能正常断开情况的发生。
第二：上行接触器和空气预热器电流监控DCS逻辑电路，可以在电流增大，但上行接触器不能正常吸合的情况下，切断主电源，启动气马达提升扇形板。
综合以上二套后备保护，在系统原有保护的基础上，可以有效的防止因扇形板不能正常提升与空气预热器摩擦而造成空气预热器电流增大这一情况的发生。提高设备的安全性和可靠性，保证机组的安全可靠运行。
参考文献
[1] 预热器漏风控制系统运行维修说明书 上海锅炉厂有限公司 2006.

-全文完-