1000MW機組漏風控制系統安全運行分析及改造優化應用

張誠

摘 要：文章就1000MW超超臨界燃煤發電機組使用的空預器漏風控風系統的組成和監測保護進行闡述。對日常實際使用中出現的問題進行分析，并給出了解決優化實施方案。

關鍵詞：1000MW超超臨界燃煤發電機組；空預器漏風；控制系統；安全運行

一、 背景介紹

外高橋第三發電有限公司使用的空氣預熱器漏風控制系統（LCS）為上海市東方海事工程技術有限公司設計生產制造。

在運行的過程中，曾經出現過扇形板持續下行，導致空氣預熱器電流增大的現象。根據現場的實際情況、現場報警記錄和DCS歷史趨勢曲線分析，認定這一情況的發生是由于設備長期運行中接觸器積灰等原因，造成接觸器觸點粘連，不能正常脫開，造成扇形板不斷下行彎曲，和空預器轉子摩擦，導致空氣預熱器電流增大。

本文對空氣預熱器漏風控制系統實際使用中發現的安全問題進行分析并給出改造實施方案。

二、 系統簡介

空氣預熱器是火力發電廠運行中不可缺少的重要輔機設備。它在運行中產生的漏風主要包括了二部分：間隙導致的直接漏風和轉動導致的攜帶漏風，預熱器的殼體與轉子之間存在間隙。預熱器中煙氣與空氣由密封分開。殼體密封板與轉子密封片之間的密封間隙總是大于零。壓力較高的空氣會穿過密封間隙漏向壓力較低的煙氣側，這是直接漏風。

轉子旋轉倉格中所包容的空氣隨著轉子的旋轉，會不斷地轉移到煙氣側，被煙氣帶走，這是轉動導致的攜帶漏風。這種攜帶漏風是預熱器的結構型式本身決定的，無法減小。

直接漏風與密封間隙成正比，與壓差的平方根成正比。預熱器中氣流間壓差的大小，主要取決于制粉系統以及鍋爐煙風道的阻力。壓差與其本身結構也有一定的關系，但當預熱器的直徑尺寸確定后，就不可能通過設計本身去減小其中的氣流間壓差值了。因此，從設計的角度減小漏風的唯一方式就是將將密封間隙控制在最小限度。

預熱器密封裝置的設計的關鍵就在于研究其變形的規律，使設計出的密封裝置能夠有效地控制各種工況下，確保密封間隙處在最小限值。

空預器漏風控制系統（以下簡稱LCS）就是為了這個目的而設計的。它的設計原理是：使空預器的扇形密封板與是受到煙氣加熱的熱變形轉子緊密貼合。為了減少漏風量，扇形板的位置由位置發送器來檢測，確保扇形板的密封間隙維持在最小區間。[1]

三、 應用中出現的安全問題及分析

3.1 問題描述

某次機組運行期間發生空預器A3扇形板故障。至現場檢查，故障狀態為：A3扇形板系統報警是傳感器故障，初級限位開關動作。此時，運行人員就地操作，A3扇形板上行，空預器電流已恢復正常值。

依據歷史曲線分析，在故障發生前空預器A所有扇形板（A1、A2、A3）均動作正常。此后，A3板開始下探，當下探至初級限位開關動作時，此時A3板應回復上行，但A3板并沒有上行，仍在繼續下探，導致次級限位開關動作，傳感器故障報警。直至空預器電流超過超限，系統保護動作，所有扇形板強制回復上行，A1、A2板開始上行，但A3板仍在下探，直到運行人員到就地手動操作后，A3才開始恢復上行。

在此次事件中，若運行人員未能及時切換手動操作，空預器電流繼續上升，將導致空預器A跳閘，并觸發空預器RB。這將會對機組的安全運行導致極大隱患。

3.2 問題分析

空預器間隙調整系統在扇形板下探過程中有多套保護使扇形板停止下探恢復上行，避免空預器電流保護動作：

1. 扇形板下探至初級限位開關動作，上行距離約一可調距離后停止。

2. 如初級限位開關沒有動作，次級限位開關動作，傳感器故障報警，扇形板強制回復上行。

3. 當扇形板最大限位開關動作后，扇形板也回復上行。

4. 當空預器電流超過一定電流后，保護動作，扇形板強制回復上行。

但在此次事件中，以上各保護均正常動作，但A3扇形版未能及時上行回復。

因此，確認是A3扇形板馬達交流接觸器（控制下探）在接到保護動作指令后，接觸器觸點沒有立即釋放，始終在吸合位置，導致A3板持續下探。

四、 改造方案

與為了杜絕這一現象的發生，保證設備的安全運行，特制定以下升級改進方案，具體方案如下：

1、增加扇形板提升機構下行接觸器。在原有下行接觸器的基礎上串聯一個下行接觸器KM1B，當兩個接觸器中的任一個接觸器由于長時間運行造成觸點粘合，不能正常斷開時，另外一個繼電器可以斷開電機動力電源，避免因接觸器粘合不能切除電機電源造成扇形板下彎而卡塞空預器情況的發生。雙接觸器串聯，使安全系數加倍，起到雙重保護的作用。

2、監視空預器轉子A、B側電流和扇形板提升機構上行接觸器。在上行接觸器KM12上增加一常閉輔助觸點送至DCS，作為上行接觸器是否動作的監視（上行時觸點斷開，不上行時觸點閉合），在主控柜中增加可用于切斷動力電源的設備。DCS中增加一套邏輯判斷電路：當空預器任何一側電流增大，超出電流上限值時，正常情況下應該提升扇形板到最高位置，如果上行接觸器仍然沒有閉合，扇形板仍然沒有提升，則斷開動力電源，自動啟用氣馬達提升扇形板到最高位置。于此同時，DCS發出報警信號提醒運行人員。

五、 結束語

通過以上措施，為系統增加了兩套保護：

第一：雙下行接觸器可以有效防止下行接觸器不能正常斷開情況的發生。

第二：上行接觸器和空氣預熱器電流監控DCS邏輯電路，可以在電流增大，但上行接觸器不能正常吸合的情況下，切斷主電源，啟動氣馬達提升扇形板。

綜合以上二套后備保護，在系統原有保護的基礎上，可以有效的防止因扇形板不能正常提升與空氣預熱器摩擦而造成空氣預熱器電流增大這一情況的發生。提高設備的安全性和可靠性，保證機組的安全可靠運行。

參考文獻

[1] 預熱器漏風控制系統運行維修說明書 上海鍋爐廠有限公司 2006.