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论证锅炉炉膛负压压力变送器的保护系统改造
   为了解决锅炉炉膛压力保护系统使用过程中存在的测量管路堵塞和泄漏问题,在原有测量设备的基础上增加 2台压力变送器,采取 1 台压力变送器和 1 个压力开关共用 1 个取样装置的配置方式,并增加选后压力变送器的信号作为保护信号。经过改造,炉膛压力测量管路的堵或漏情况实现了在线监视,炉膛压力测量设备能够在不退出炉膛负压保护的情况下实现在线检修,成组安装的压力开关和压力变送器能够相互比较并发现异常。投用情况显示,该改造能够大大降低炉膛压力测量管路维护的劳动强度,降低因维护工作造成保护误动的风险,并进一步提高了炉膛负压保护动作的可靠性。
    参与锅炉灭火保护,对防止锅炉炉膛爆炸事故的发生起着重要作用[1]。《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中规定: 锅炉炉膛压力保护作为重要保护装置在机组运行中严禁退出,当因故障被迫退出运行时,应制定可靠安全措施,并在 8 h 内恢复。炉膛负压太小,则炉膛容易向外喷火,危及设备与人身安全; 炉膛负压太大,则炉膛漏风增大,会增加引风机负荷和烟气带走热量的损耗,所以,必须准确测量与控制炉膛压力的大小[2 - 3]。
   近年来,随着《防止电力生产事故的二十五项重点要求》的颁发和实施,锅炉炉膛压力保护系统经过测量设备的冗余配置,取样部位设计和安装的合理优化,取样管、电缆和模块的相互好立改造,以及热工保护投退工作管理的加强,炉膛负压保护动作的可靠性已经得到很大的提高[4 - 6]。通常,炉膛压力保护系统在使用过程中存在的问题有接线错误或松动、压力开关误差增大或整定定值错误、电缆损坏或接地、测量管路堵塞或泄漏等,对于前面的几种情况,通过检查、测试都比较容易发现缺陷并加以消除,而后面一个问题还未能可靠解决。
目前,炉膛压力测量管路堵塞的问题存在 2 种较普遍的解决办法: 一种是采用连续吹扫装置[7 - 8],另一种是定期吹扫管路。对于前一种办法,在一定程度上可以防止测量管路堵塞,但由于在使用过程中连续吹扫装置容易受到压缩空气中水、油以及气源管路老化的影响,连续吹扫装置本身也会出现吹扫空气流量不稳定、漏气或堵塞问题,当炉膛压力取样管路出现堵塞时,还容易造成炉膛压力高信号的误动作。对于后一种办法,为了防止管路堵塞或泄漏造成炉膛负压保护失效,只能通过加强检查和试验,减少定期吹扫的间隔时间来防止问题的出现。在锅炉运行期间进行炉膛压力测量管路的吹扫,有保护误动的风险,若退出保护进行吹扫,则存在锅炉失去炉膛负压保护带来的风险。目前,压力变送器的制造水平已经非常高,可靠性也有保障。例如,从某品牌压力变送器的技术指标可知,该变送器的精度可达 0. 05% ,稳定性达 7年; 另 外 一 种 常 见 的 压 力 变 送 器 也 达 到 精 度0. 065% 、稳定性 ± 0. 01% /年的指标。根据使用经验,投产 10 年以上的机组,以上 2 种压力变送器仍然可以准确地测量压力,只有少量发生故障,而且故障大部分是外部因素造成的,比如电压超限、线路干扰、进水受潮以及超温超压等。另外,分散控制系统( DCS) 的可靠性也很高,以国产某品牌 DCS 为例,其平均无故障时间( MTBF) ≥200 000 h。因此,建议增加压力变送器的测量信号作为炉膛负压的保护信号,以增强保护动作的可靠性。
   测量值有偏差或与工况不符) 情况通过压力变送器的示值得以实时监视,出现异常时很容易被发现并得以及时处理,解决了取样管路堵塞或泄漏发现不及时造成炉膛负压保护失效的问题,因此,改造后炉膛负压保护的可靠投入有了保障。经过长时间的运行观察,锅炉持续运行 3 个月不进行管路吹扫,未出现管路堵或漏的现象。同时,取样管路异常能够及时发现,炉膛压力取样管路吹扫工作由改造前机组运行时每月吹扫 1次,改为停机后启炉前吹扫 1 次,或出现异常时进行吹扫和处理,或持续运行时每间隔 6 个月吹扫 1 次,大大减少了取样管路定期维护的劳动强度,并降低了保护误动以及运行机组失去保护的风险。若在机组运行中出现某一管路堵塞或泄漏的现象,不用退出炉膛负压保护也可以安全地进行在线消缺( 因为三取二和三选中逻辑的作用) ,这样就可避免临时退出保护造成锅炉失去炉膛负压保护的风险。增加的 6 台压力变送器作为炉膛负压的保护设备,由三选中模块和二选模块的工作特点可知,当 6台压力变送器同时出现故障时,选后的信号才出现故障,这种情况出现的概率是很低的,因此,采用选后炉膛压力信号作为保护信号是相当可靠的。压力开关和压力变送器同在一根取样管上,当压力开关动作时,可以查询该时刻压力变送器的历史数据,以分析压力开关的动作值是否。
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