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摘 要：主燃料跳闸（MFT）是燃煤机组锅炉的重要主保护，其可靠性对机组的安全稳定运行具有非常重要的意义。本文针对神华福能（福建雁石）发电有限责任公司2×300MW循环流化床机组的MFT主保护配置进行了可靠性分析，发现了其中不合理的设计隐患，并提出了优化的思路，通过对部分保护逻辑进行优化，机组的可靠性得到了较大的提升，对同类型CFB机组的MFT主保护优化具有一定的借鉴作用。
关键词：循环流化床 MFT主保护 优化 可靠性提高
中图分类号：TK223.1 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2019）05（c）-0115-02
循环流化床（简称CFB）是一种新型的燃烧技术，其在燃烧低热值煤过程中也能有效控制NOX和SO2的生成和排放，是一种相对清洁的新型燃烧方式。一般大型流化床机组的锅炉均会设计炉膛安全监视系统（FSSS），该系统可以实时不间断地监视锅炉的燃烧工况，当出现可能威胁机组安全运行的紧急工况时，将会触发锅炉主保护，即主燃料跳闸（MFT），快速切断进入炉膛的所有燃料，防止锅炉发生爆燃或燃炸等不安全事故。
1 机组概述
神华福能（福建雁石）发电有限责任公司5、6号机组为300MW循环流化床机组，锅炉采用东方锅炉厂2×1025t/h，锅炉型号：DG1025/17.45-II16，为亚临界参数自然循环单汽包循环流化床锅炉、单炉膛、一次中间再热、汽冷式旋风分离器、露天布置，固态排渣、受热面采用全悬吊方式，炉架为双排柱钢结构，锅炉前墙布置8台无烟煤给煤机和2台烟煤给煤机，不带外置床的循环流化床锅炉。燃油方面，锅炉采用床上点火和床下点火相结合的启动方式，床下布置有4只风道燃烧器，床上布置有4只启动燃烧器。
2 MFT主保护设计
DCS系统采用北京和利时自动化公司的MACS V系统，共设计有22个站，而FSSS作为DCS系统的一个子系统，FSSS配置在DCS系统的10号站，采用1对控制器共3面机柜，包括DCS逻辑控制主柜、逻辑控制扩展柜及MFT跳闸柜。其主要功能包括锅炉主保护逻辑配置、燃油控制、燃油泄漏试验、燃油跳闸（OFT）逻辑配置、MFT复位、MFT软/硬回路跳闸保护等功能。
主燃料路闸共有3套保护回路，分别为DCS系统MFT保护回路、MFT继电器A柜保护回路、MFT继电器B柜保护回路，其中DCS系统MFT保护回路为软保护，MFT继电器A柜和B柜保护回路为硬保护，这三套保护回路可独立动作但又有关联，任何一套保护动作均能准确触发MFT动作，确保主燃料及时切除。
2.1 保护逻辑
MFT主保护逻辑配置如下：当投入MFT主保护联锁时，若发生下列条件之一，锅炉MFT主保护将动作，并在“FSSS监视画面”给出相关报警及跳闸首出，随后发出一系列相关的联锁动作。
（1）手动MFT;（2）汽机跳闸：锅炉负荷>30%或“高压旁路不可用”的情况下，出现“汽机跳闸（自动主汽门关闭）”，MFT;（3）所有高压流化风机全停;（4）所有引风机全停;（5）所有一次风机全停;（6）所有二次风机全停;（7）炉膛压力高二值+2.5kPa，延时5s（压力开关三取二）;（8）炉膛压力低二值-2.5kPa，延时5s（压力开关三取二）;（9）汽包水位高于+190mm，延时5s：（四取三）;（10）汽包水位低于-370mm，延时5s：（四取三） ;（11）上、下层平均床温（分六个区，然后六个区取或）≥990℃延时120s;（12）总风量低于25%;（13）高压风机出口母管压力低于30KPa，延时5min;（14）热一次风流量过低≤8.8万Nm3/h，延时100s，（四取三）;（15）FSSS直流电源失去;（16）FSSS交流电源失去。
2.2 复位条件
当满足以下两个条件之一时，操作员可发出MFT复位指令，将MFT动作首出进行复位，以便进行再次投入燃料系统，迅速恢复锅炉燃烧工况。
（1）炉膛吹扫完成（FPPURCP）;（2）下列热态启动条件满足（与关系）：①所有给煤机停运;②所有点火进油速断阀关闭;③总风量大于25% ;④床温大于650℃。
3 保护逻辑的实现与优化
3.1 “FSSS交流电源失去MFT”保护
根据该机组锅炉主保护设计原则，如图1～3，“FSSS交流电源失去MFT”保护共有3条回路，第一路和第二路：通过MFT继电器1YJ和2YJ分别监视10号站的两路交流总空开K1和K2，当K1和K2同时失去时，1YJ和2YJ的输出回路输出两路开关量信号，一路给MFT继电器A柜，一路给MFT继电器B柜去使MFT动作，即硬保护回路动作。第三路：通过监视10站A列和B列的SM900电源模块工作情况，当A列任意一块SM900电源模块异常则报“10号站号24VDC机笼A路电源报警”（信号由TRUE变为FALSE），当B列任意一块SM900电源模块异常则报“10号站号24VDC机笼B路电源报警”（信号由TRUE变为FALSE），正常时这两个信号均为TRUE。这两个报警信号分别接至10号站同一模块（2号模块第14和第15通道），作为“FSSS交流电源失去MFT”软逻辑保护条件，同时为FALSE时触发MFT保护动作，即软保护动作。 按照以上设计，对该项保护进行以下試验会发现如下情形：
（1） DCS上解除“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁和断开MFT继电器A柜直流电源后，同时断开10号站K1和K2交流总空开，MFT B柜能使MFT动作正常。
（2）DCS上解除“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁和断开MFT继电器B柜直流电源后，同时断开10号站K1和K2交流总空开，MFT A柜能使MFT动作正常。
（3）同时断开MFT继电器A柜直流电源和MFT继电器B柜直流电源，DCS上投入“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁后，同时断开10号站K1和K2交流总空开，由于MFT主保护逻辑均组态在10号站，所以无法正确动作。
（4）同时断开MFT A柜直流电源和MFT B柜直流电源，DCS上投入“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁后，拨出10号站2号模块，MFT没有发生误动作，查系统状态图中14和15通道的当前值均显示“1U”，原因为控制器具有记忆功能，信号保持在模块拨出前的TRUE状态，所以MFT没有发生误动作。
（5）同时断开MFT继电器A柜直流电源和MFT继电器B柜直流电源，DCS上投入“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁后，同时拨出10号站A列任意一块SM900电源模块和B列任意一块SM900电源模块，MFT动作，首出为“FSSS交流电源失去MFT”。这种情况下10号站各模块和机笼均能够正常工作，但会造成MFT保护误动作。
3.2 “FSSS直流电源失去MFT”保护
MFT保护系统中分别在MFT继电器A柜和B柜涉及直流220VDC电源，这两套保护的电源分别独立设置。若这两路直流电源失去，将分别引起MFT继电器A柜和B柜的MFT硬保护失效，但此时机组仍然保留有DCS侧的MFT软保护，机组仍然能够维持正常的监视和保护功能。
为此，将原来“FSSS直流电源失去MFT”保护取消，只作为报警监视用，及时提出运行人员，以避免在FSSS直流电源失去时，导致锅炉MFT误动作。
3.3 重要辅机设备停止信号的判断
重要辅机主要包括引风机、一次风机、二次风机、高压流化风机等。以A一次风机为例，原设计中风机的停止信号只采用A一次风机分位且无A一次风机合位信号作为风机的停止判断，这种情况下容易导致信号误判断而引起保护误动。
通过上述方法改造后，大大提高了所有重要辅机设备停止信号判断的可靠性。
4 结语
该机组在调试及投入商用期间，曾发生几次MFT事件，后通过对MFT主保护的各项保护进行逐项分析、讨论和优化，最终解决了问题，消除了各项不安全隐患，大大提高了锅炉MFT主保护的可靠性，为机组的安全稳定运行提供了重要保障，对同类型的循环流化床机组的改造具有一定的参考价值。
参考文献
[1] 陆陆.MFT硬回路的可靠性研究[J].技术纵横，2015（11）：88-92.
[2] 郭琳，魏静.火电厂锅炉跳闸硬回路的可靠性分析[J].发电技术，2018（2）：40-42，50.
[3] 辛晓钢.循环流化床锅炉主保护设计及可靠性分析 [J].内蒙古电力技术，2011（6）：28-29，32.
关键词：循环流化床 MFT主保护 优化 可靠性提高
中图分类号：TK223.1 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2019）05（c）-0115-02
循环流化床（简称CFB）是一种新型的燃烧技术，其在燃烧低热值煤过程中也能有效控制NOX和SO2的生成和排放，是一种相对清洁的新型燃烧方式。一般大型流化床机组的锅炉均会设计炉膛安全监视系统（FSSS），该系统可以实时不间断地监视锅炉的燃烧工况，当出现可能威胁机组安全运行的紧急工况时，将会触发锅炉主保护，即主燃料跳闸（MFT），快速切断进入炉膛的所有燃料，防止锅炉发生爆燃或燃炸等不安全事故。
1 机组概述
神华福能（福建雁石）发电有限责任公司5、6号机组为300MW循环流化床机组，锅炉采用东方锅炉厂2×1025t/h，锅炉型号：DG1025/17.45-II16，为亚临界参数自然循环单汽包循环流化床锅炉、单炉膛、一次中间再热、汽冷式旋风分离器、露天布置，固态排渣、受热面采用全悬吊方式，炉架为双排柱钢结构，锅炉前墙布置8台无烟煤给煤机和2台烟煤给煤机，不带外置床的循环流化床锅炉。燃油方面，锅炉采用床上点火和床下点火相结合的启动方式，床下布置有4只风道燃烧器，床上布置有4只启动燃烧器。
2 MFT主保护设计
DCS系统采用北京和利时自动化公司的MACS V系统，共设计有22个站，而FSSS作为DCS系统的一个子系统，FSSS配置在DCS系统的10号站，采用1对控制器共3面机柜，包括DCS逻辑控制主柜、逻辑控制扩展柜及MFT跳闸柜。其主要功能包括锅炉主保护逻辑配置、燃油控制、燃油泄漏试验、燃油跳闸（OFT）逻辑配置、MFT复位、MFT软/硬回路跳闸保护等功能。
主燃料路闸共有3套保护回路，分别为DCS系统MFT保护回路、MFT继电器A柜保护回路、MFT继电器B柜保护回路，其中DCS系统MFT保护回路为软保护，MFT继电器A柜和B柜保护回路为硬保护，这三套保护回路可独立动作但又有关联，任何一套保护动作均能准确触发MFT动作，确保主燃料及时切除。
2.1 保护逻辑
MFT主保护逻辑配置如下：当投入MFT主保护联锁时，若发生下列条件之一，锅炉MFT主保护将动作，并在“FSSS监视画面”给出相关报警及跳闸首出，随后发出一系列相关的联锁动作。
（1）手动MFT;（2）汽机跳闸：锅炉负荷>30%或“高压旁路不可用”的情况下，出现“汽机跳闸（自动主汽门关闭）”，MFT;（3）所有高压流化风机全停;（4）所有引风机全停;（5）所有一次风机全停;（6）所有二次风机全停;（7）炉膛压力高二值+2.5kPa，延时5s（压力开关三取二）;（8）炉膛压力低二值-2.5kPa，延时5s（压力开关三取二）;（9）汽包水位高于+190mm，延时5s：（四取三）;（10）汽包水位低于-370mm，延时5s：（四取三） ;（11）上、下层平均床温（分六个区，然后六个区取或）≥990℃延时120s;（12）总风量低于25%;（13）高压风机出口母管压力低于30KPa，延时5min;（14）热一次风流量过低≤8.8万Nm3/h，延时100s，（四取三）;（15）FSSS直流电源失去;（16）FSSS交流电源失去。
2.2 复位条件
当满足以下两个条件之一时，操作员可发出MFT复位指令，将MFT动作首出进行复位，以便进行再次投入燃料系统，迅速恢复锅炉燃烧工况。
（1）炉膛吹扫完成（FPPURCP）;（2）下列热态启动条件满足（与关系）：①所有给煤机停运;②所有点火进油速断阀关闭;③总风量大于25% ;④床温大于650℃。
3 保护逻辑的实现与优化
3.1 “FSSS交流电源失去MFT”保护
根据该机组锅炉主保护设计原则，如图1～3，“FSSS交流电源失去MFT”保护共有3条回路，第一路和第二路：通过MFT继电器1YJ和2YJ分别监视10号站的两路交流总空开K1和K2，当K1和K2同时失去时，1YJ和2YJ的输出回路输出两路开关量信号，一路给MFT继电器A柜，一路给MFT继电器B柜去使MFT动作，即硬保护回路动作。第三路：通过监视10站A列和B列的SM900电源模块工作情况，当A列任意一块SM900电源模块异常则报“10号站号24VDC机笼A路电源报警”（信号由TRUE变为FALSE），当B列任意一块SM900电源模块异常则报“10号站号24VDC机笼B路电源报警”（信号由TRUE变为FALSE），正常时这两个信号均为TRUE。这两个报警信号分别接至10号站同一模块（2号模块第14和第15通道），作为“FSSS交流电源失去MFT”软逻辑保护条件，同时为FALSE时触发MFT保护动作，即软保护动作。 按照以上设计，对该项保护进行以下試验会发现如下情形：
（1） DCS上解除“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁和断开MFT继电器A柜直流电源后，同时断开10号站K1和K2交流总空开，MFT B柜能使MFT动作正常。
（2）DCS上解除“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁和断开MFT继电器B柜直流电源后，同时断开10号站K1和K2交流总空开，MFT A柜能使MFT动作正常。
（3）同时断开MFT继电器A柜直流电源和MFT继电器B柜直流电源，DCS上投入“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁后，同时断开10号站K1和K2交流总空开，由于MFT主保护逻辑均组态在10号站，所以无法正确动作。
（4）同时断开MFT A柜直流电源和MFT B柜直流电源，DCS上投入“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁后，拨出10号站2号模块，MFT没有发生误动作，查系统状态图中14和15通道的当前值均显示“1U”，原因为控制器具有记忆功能，信号保持在模块拨出前的TRUE状态，所以MFT没有发生误动作。
（5）同时断开MFT继电器A柜直流电源和MFT继电器B柜直流电源，DCS上投入“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁后，同时拨出10号站A列任意一块SM900电源模块和B列任意一块SM900电源模块，MFT动作，首出为“FSSS交流电源失去MFT”。这种情况下10号站各模块和机笼均能够正常工作，但会造成MFT保护误动作。
3.2 “FSSS直流电源失去MFT”保护
MFT保护系统中分别在MFT继电器A柜和B柜涉及直流220VDC电源，这两套保护的电源分别独立设置。若这两路直流电源失去，将分别引起MFT继电器A柜和B柜的MFT硬保护失效，但此时机组仍然保留有DCS侧的MFT软保护，机组仍然能够维持正常的监视和保护功能。
为此，将原来“FSSS直流电源失去MFT”保护取消，只作为报警监视用，及时提出运行人员，以避免在FSSS直流电源失去时，导致锅炉MFT误动作。
3.3 重要辅机设备停止信号的判断
重要辅机主要包括引风机、一次风机、二次风机、高压流化风机等。以A一次风机为例，原设计中风机的停止信号只采用A一次风机分位且无A一次风机合位信号作为风机的停止判断，这种情况下容易导致信号误判断而引起保护误动。
通过上述方法改造后，大大提高了所有重要辅机设备停止信号判断的可靠性。
4 结语
该机组在调试及投入商用期间，曾发生几次MFT事件，后通过对MFT主保护的各项保护进行逐项分析、讨论和优化，最终解决了问题，消除了各项不安全隐患，大大提高了锅炉MFT主保护的可靠性，为机组的安全稳定运行提供了重要保障，对同类型的循环流化床机组的改造具有一定的参考价值。
参考文献
[1] 陆陆.MFT硬回路的可靠性研究[J].技术纵横，2015（11）：88-92.
[2] 郭琳，魏静.火电厂锅炉跳闸硬回路的可靠性分析[J].发电技术，2018（2）：40-42，50.
[3] 辛晓钢.循环流化床锅炉主保护设计及可靠性分析 [J].内蒙古电力技术，2011（6）：28-29，32.