FSSS系统逻辑设计说明汇总
任丘电厂2×350MW机组FSSS系统逻辑设计说明
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新华控制工程有限公司
2012年1月12日
FSSS系统逻辑设计说明
1.综述
在现有的电厂安全运行规范中，需要设置炉膛安全保护系统(简称FSSS)。它是一个燃料安全联锁和燃烧设备控制系统，能在锅炉正常工作和启动、停止等运行方式下，连续监视燃烧系统的参数与状态，并且进行逻辑运算和判断，通过联锁装置使燃烧设备中的有关部件，按照既定的、合理的程序，完成必要的操作或处理未遂事故，以保证锅炉炉膛及燃烧系统的安全，它在防止运行人员操作事故及设备故障下引起锅炉炉膛及辅助设备爆炸方面起着重要作用。
以下的描述符合现行的NFPA标准和原电力部的设计规范。任何关于燃料安全处理和燃烧设备控制的办法、规则都根据些建议和意见进行核对，并适当地采纳（除非是NFPA标准不允许）。
2.锅炉的基本配置
本工程所采用的锅炉为北京巴布科克·威尔科克斯有限公司的超临界参数、螺旋炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、半露天布置的 型锅炉
锅炉制粉系统：磨煤机——4台北方重工的MGS3854双进双出钢球磨煤机，给煤机——8台电子重力式给煤机，采用正压直吹式制粉系统。
锅炉油系统：采用两级点火方式，即高能点火装置点小油枪，再由小油枪点燃相应的煤燃烧器。
锅炉共有24只油燃烧器、6只小油点火器，前墙布置，每只油燃烧器配有1只油枪(可进／退)，1只点火枪(可进／退)、1只高能点火器、1只进油阀、1只吹扫阀、1只油火焰监测器；每只小油点火器配有1只油枪，1只点火枪、1只高能点火器、1只进油阀、1只气阀、1只油火焰监测器。
锅炉共有24只煤燃烧器，前墙布置，每台磨煤机配2台给煤机，分别对应各6只煤燃烧器。
主要功能
逻辑功能主要分为三大部分：公共逻辑，油组逻辑，煤组逻辑。
FSSS系统作为DCS的一个子系统，采用新华的XDPS－400e分散控制系统，由4对冗余组成。DPU66/86控制公共逻辑/A磨组/A油组；DPU67/87控制小油枪/B磨组/B油组；DPU68/88控制C磨组/C油组；DPU69/89控制D磨组/D油组
3．1公共逻辑
公共逻辑只处理除油组、煤组燃烧设备以外的有关逻辑。它不对每一组油组、煤组发出具体的设备操作指令，而对油组、煤组发出原则性指令，如油组、煤组的点火允许，切断主燃料MFT等。同时还对涉及锅炉总体的保护逻辑发出有关指令，如炉膛吹扫控制，MFT，RB等。公共逻辑主要有下述几部分组成：
◆MFT及首出原因指示
◆炉膛吹扫
◆油泄漏试验
◆油母管跳闸阀和回油阀控制
◆火焰检测及其冷却风机的控制
◆油组、煤组点火允许
◆OFT
◆一次风、密封风监视
◆RUNBACK
3．1．1炉膛吹扫
在炉膛吹扫完成之前应阻止任何燃烧设备启动，使燃料进入炉膛。它分为点火前膛吹扫和MFT跳闸后膛吹扫。点火前膛吹扫是为锅炉点火做好准备，置换可能存在炉膛内的积聚可燃物，以免点火时产生不可控制的爆炸。MFT跳闸后膛吹扫是及时排除高温炉膛内可燃物的积聚。
◆吹扫条件
●两台一次风机全停
●油跳闸阀已关
●所有支油阀全关
●所有磨煤机全停
●所有给煤机全停
●任一对送、引风机运行
●风量>30％
●炉膛压力正常
●无MFT跳闸指令
●任一空预器运行
●所有探头无火
●油泄漏试验完成
●二次风挡板在点火位
◆吹扫过程
当上述条件满足后，表明正有空气通过炉膛，实际上这时已经在吹扫，“吹扫准备”灯亮，按下“启动按钮”启动炉膛吹扫程序，“正在吹扫”灯亮，并进行5分钟的吹扫计时，期间吹扫条件始终满足，5分钟之后则“吹扫完成”灯亮，MFT信号被复位，锅炉可以点火启动。这期间如任一吹扫条件丢失，则“吹扫中断”灯亮，待吹扫条件重新建立后，重复上述吹扫过程。
点火前炉膛吹扫的计时是由运行人员启动进行的，吹扫完成信号还会送到MFT 继电器硬跳闸回路，自动复位MFT继电器。吹扫完成之后，如30分钟内不点火，则会引发“再吹扫请求MFT”，请求再次吹扫。
MFT跳闸后膛吹扫的计时是在满足条件后自动进行的，无需人工干预，吹扫完成后，如炉膛压力高会跳送引风机；MFT跳闸后20秒后，如炉膛压力低会跳送引风机。
3．1．2主燃料跳闸MFT及其首出指示
MFT是FSSS中最重要的功能，当可能出现引起炉膛爆炸或危及锅炉安全运行的情况时，立即迅速切断所有进入炉膛的燃料，防止炉膛爆炸，以确保锅炉安全。
◆MFT跳闸条件
出现下列情况之一，MFT动作，切断所有进入炉膛的燃料。
●两台送风机全停
●两台引风机全停
●炉膛压力高高
●炉膛压力低低
●给水流量低低
●FGD请求主机跳闸
●有煤无油时一次风机全停
●总风量<30%延时2秒
●手动MFT按钮或CRT按钮(操作台上2个按钮同时按)
●全炉膛灭火
●所有燃料丧失
●火检冷却风丧失跳闸
●点火失败
●汽机跳闸
所有燃料丧失逻辑为锅炉投运后（任意3只油枪曾经投运过），所有磨煤机全停，且所有支油阀全关或油跳闸阀已关。
全炉膛灭火逻辑为任一磨煤机运行时，油枪工作数小于3时，发生所有磨煤机全停或煤组煤火检火焰均丧失。
MFT信号发生后，也会触发MFT继电器硬跳闸回路，送出MFT触点。除此之外，还有两种情况亦可直接触发MFT继电器硬跳闸回路：同时按手动MFT按钮，或任一DCS系统电源柜两路电源均丧失。MFT继电器硬跳闸回路动作后，由炉膛“吹扫完成”自动复位。
MFT信号发生后，应切断所有进入炉膛燃料，自动执行下列操作：
●引发OFT信号，油系统跳闸阀快关，支油阀快关，闭锁蒸汽吹扫和高能点火器打火。
●所有制粉系统如磨煤机、给煤机、一次风机、密封风机及相关设备均跳闸
●所有煤燃烧器风粉气动门，冷热风气动总门全关
●MCS应得到下列指令：
·送风机调节切换至手操，以维持二次风量在跳闸前水平。
·引风机入口叶片调整在一个新的开度位置，以调整瞬变的炉膛负压。
·全开二次风门挡板
·关闭过热器喷水调节阀和截止阀。
·关闭再热器喷水调节阀和截止阀。
●应闭锁吹灰系统的运行，投入运行的吹灰器应退出。
●自动启动MFT跳闸后炉膛吹扫程序。若在吹扫时，炉膛压力过高或过低，应立即将送引风机跳闸。
●汽机跳闸
●发电机跳闸
●MFT信号送至其它控制系统
◆MFT跳闸原因首出指示
MFT信号发生后，在画面上自动记忆和显示引发MFT的首出原因，以便运行人员快速判断故障原因。
3．1．3 油泄漏试验
在炉膛吹扫前，应成功地完成油系统的泄漏试验。为方便锅炉快速启动，在画面上设有旁路按钮。油泄漏试验的目的是证实油系统的油跳闸阀、回油阀和各油燃烧器油阀之间的油管路和阀门是严密的。
◆油泄漏试验程控按下述步骤进行：
1. 开回油阀泄压
2. 开跳闸阀充油
3. 关回油阀充压30秒
4. 30秒后油压达泄漏试验所需压力后关跳闸阀
5. 进行60秒油压检测来判断油管路是否泄漏，若油压低，则油管路有泄漏；若油压不低，则泄漏试验完成。
3．1．4 油母管跳闸阀和回油阀控制
油系统的主要功能：暖炉升压，带基本负荷，提供点火能量以点燃煤燃烧器，稳定助燃。
◆油燃料跳闸(OFT)
油燃料跳闸OFT信号发生后，应迅速切断所有油枪的燃料，下列任一条件成立，均引发OFT信号：
1. MFT信号。
2. 任一支油阀未关的情况下油跳闸阀关闭。
3. 任一支油阀未关的情况下供油母管压力过低延时5秒。
OFT信号发生后，自动进行下列动作：
1.油跳闸阀迅速关闭。
2.回油阀迅速打开。
3. 各油枪油阀、吹扫阀关闭并闭锁高能点火器。
◆油跳闸阀打开／关闭的条件
一般应先开回油阀，然后在支油阀全关，油源压力正常的情况下，打开油跳闸阀进行油循环。油跳闸阀打开必须满足下述条件：
1.无OFT信号
2.所有支油阀全关
3.回油阀已开或供油母管压力正常
◆回油阀打开／关闭条件
回油阀打开条件为所有支油阀全关。当任一支油阀打开时，自动关闭回油阀。
3．1．5火检冷却风机的控制
火检冷却风机就地设有控制箱，具有就地、远方两种控制方式，通常处远方控制，操作员可在画面上进行远方启停。就地控制方式检修时使用。
正常工况下，两台火检冷却风机，一台工作，另一台备用。画面上设有联锁投退，当联锁投入时，当运行的风机跳闸或当母管压力低时，备用风机会自动投入运行。
30只油火检，24只煤火检，任一火检故障会在FSSS画面上报警。
3．1．6油组、煤组点火允许
◆油点火允许条件
1.炉膛点火允许
2.供油母管压力正常
3.油跳闸阀已开
4.吹扫蒸汽压力不低
◆煤点火允许条件
1.炉膛点火允许
2.汽包压力合适
3.二次风温合适
4.一次风允许（两台一次风机运行或一台运行时不超过2台磨）
5.密封风允许（两台密封风机运行或一台运行时不超过2台磨）
3．1．7 RUNBACK
当机组运行过程中，重要的辅机包括电泵（两台运行，跳了一台，备用泵未及时启动）、送风机、引风机、一次风机两台中的一台因故障而跳闸，机组以一定速率降低负荷指令，快速切掉部分磨煤机，保留两台运行，以降低出力，稳定锅炉汽压。
FSSS接收MCS送来的RB信号后，在三台及以上磨运行的工况下，停磨指令以10秒间隔发出，依次跳D磨，C磨，如D磨没运行，则直接跳C磨，保留两台磨运行。同时降低每台运行磨的出力，以满足降低了的负荷指令。
3．2 油组逻辑（以A组为例）
油点火允许条件建立后，即可点燃油燃烧器。系统设计了单只油燃烧器的程控启停方式和油组（对应磨煤机的6只油燃烧器）的程控启停方式。当然，运行人员也可手操单个设备进行启停，但我们不推荐采用此方式。
◆单只油燃烧器的程控启动
油点火允许，油燃烧器的程控停止程序未运行，本油阀未开，就可启动该油燃烧器的程控启动程序。按以下步骤进行：
1.进油枪
2.进点火枪
3.打火并开油阀
4.退点火枪
打火时间最长为20秒，期间如油火检见火5秒以上，该油燃烧器投运成功，
程控启动程序结束。
期间如油点火允许一旦丧失，则自动中止该程序。
油燃烧器投运判断依据为：油阀开且油火检见火。
任一相关设备故障会报警。
◆单只油燃烧器的程控停止
在NO OFT的前提下，油燃烧器的程控启动程序未运行，油燃烧器已投运，就可启动该油燃烧器的程控停止程序。按以下步骤进行：
1.关油阀
2.开吹扫阀
3.关吹扫阀
4.退油枪
吹扫时间为3分钟，期间如发生OFT，则自动中止该程序。
油枪投运期间，一旦油火检见不到火延时2秒，则自动启动该程序。
◆油组的程控启动
油点火允许，油组任一停止程控未运行，油组2支以上油枪没投运，就可启动该油组的程控启动程序。按以下步骤进行：
1.启动A1油燃烧器程控
2.启动A4油燃烧器程控
3.启动A2油燃烧器程控
4.启动A5油燃烧器程控
5.启动A3油燃烧器程控
6.启动A6油燃烧器程控
该程序以15秒间隔，依次启动单只油燃烧器的程控。如某一只油燃烧器已投运，则会直接进入下一步。
期间如油点火允许一旦丧失，则自动中止该程序。
◆油组的程控停止
在NO OFT的前提下，A油组任一启动程控未运行，A油组2支以上油枪投运，就可启动A油组的程控停止程序。按以下步骤进行：
1.停止A1油燃烧器程控
2.停止A4油燃烧器程控
3.停止A2油燃烧器程控
4.停止A5油燃烧器程控
5.停止A3油燃烧器程控
6.停止A6油燃烧器程控
该程序以15秒间隔，依次停止单只油燃烧器的程控。如某一只油燃烧器已停止，则会直接进入下一步。
期间如发生OFT，则自动中止该程序
◆单设备的操作允许条件
1.油枪进无条件，退条件：油阀、吹扫阀关到位。
2.点火枪进、退无条件。
3.吹扫开条件：油枪进到位、油阀关到位，关无条件。但一旦发生油枪没进到位、
OFT、或油枪启/停程控失败的情况就会强制关吹扫阀。
4.油阀开条件：油点火允许、油枪进到位，关无条件。但一旦发生油枪没进到位、
OFT、或油枪启/停程控失败的情况就会强制关油阀。
5.高能点火器打火条件：油点火允许、点火枪进到位，打火时间25秒。但一旦发
生油枪没进到位、OFT、或油枪启/停程控失败的情况就会强制停止打火。
为方便油枪、点火枪、高能点火器、油阀、吹扫阀的日常维护，并应电厂要求，在DCS画面上设有调试按钮，当该按钮处于调试位时，上述设备的进、退条件、联锁均无，可随意进退、开关。共设有四个调试按钮，对应四个油组。
3．3 煤组逻辑（以A组为例）
本锅炉选用北方重工的MGS385直吹式双进双出钢球磨煤机系统。A煤组控制主要包括以下设备：
两台低压润滑油泵、一台高压油泵、一个热风隔绝门、一个冷风隔绝门、一个热风挡板、一个冷风挡板、二个磨煤机密封风门、一个油箱电加热器、一个润滑油冷却水电磁阀、左右侧各一台给煤机、左右侧各一个给煤机进口电动门、左右侧各一个给煤机出口电动门、左右侧各一个给煤机密封风门、左右侧各三个煤粉管煤粉关断门、左右侧各三个吹扫电动门、左右侧各一个分离器电机、一个磨煤机喷射润滑站、一个磨煤机齿轮密封风机、一个磨油站主减速机油泵、一个磨慢传装置电机。
◆直吹式双进双出钢球磨的工作原理
原煤经给煤机输送进入混料箱，在此与旁路风混合，被旁路风予干燥后通过下降管经中空轴螺杆进入磨煤机，进行碾磨。容量风则经中空轴进入磨本体，将煤粉带出，
并再次与旁路风会合，经上升管进入相应側的煤粉分离器，合格煤粉经由六根煤粉管道通过煤燃燃器进入炉膛燃烧，不合格煤粉则经返回管再次进入磨机进行碾磨。由此可见，进入磨本体的一次风只有容量风，在磨煤机内粉位一定（既风煤比一定）的情况下，磨煤机的出力与容量风量成正比，而旁路风不经过磨煤机筒体，它的作用是干燥原煤和输送煤粉，保证在磨煤机出力很低时(<40%)，有足够的一次风量（>80%）输送煤粉，以防煤粉在管道中沉积。
系统主要设备的控制
1．两台低压润滑油泵，一台运行，一台备用，用于润滑磨煤机轴承。画面上设有联锁开关，当联锁投入时，运行泵故障跳闸或低压润滑油压低会联锁启动
备用泵。单台低压润滑油泵启动、停止无条件。任一台工作且润滑油压不低
就产生低压油泵工作正常信号。
2．高压润滑油泵，分别用来形成驱动端和非驱动端的顶轴油压，在主电机启动、停止之前启动。慢传电机运行时，因转速太慢，高压油泵需连续运行。画面
上设有联锁开关，当联锁投入时，主电机运行、停止3分钟后自动停运。高
压润滑油泵启动条件：低压油泵工作正常；高压润滑油泵停止条件：慢传电
机停运。泵运行且出口油压均OK就产生高压油泵工作正常信号。
3．润滑油油箱加热器系统，包括一个电加热器，一个润滑油冷却水电磁阀，分别用来加热油箱油温和冷却润滑油温的。电加热器启动条件：油箱油位正常，
停止无条件，画面上设有联锁开关，当联锁投入时，油箱油温<20℃，就联
锁启动电加热器；油箱油温>40℃，就联锁停止电加热器。冷却水电磁阀开
关无条件，画面上设有联锁开关，当联锁投入时，润滑油温>45℃，就联锁
开电磁阀；润滑油温<35℃，就联锁关电磁阀。
4．盘车系统包括一个慢传电机，一个辅传离合器。该系统在磨煤机主电机停运后投入，用于防止磨煤机内煤粉积压，形成热点而爆燃。在主电机停止后，
啮合辅传离合器，启动慢传电机；主电机启动后，辅传离合器自动脱扣。慢
传电机启动条件：磨煤机停止且减速机润滑油泵运行；停止无条件。当下述
任一情况发生自动停止慢传电机：
（1）高压油泵工作不正常
（2）低压油泵工作不正常
（3）磨轴承温度高高
（4）磨煤机运行
5．磨煤机喷射润滑油系统，包括一台喷雾润滑站，一台喷雾润滑油泵，一个喷雾润滑空气电磁阀，用于在磨煤机运行时定时对大齿轮进行喷油。为方便运行操作，6．密封风系统包括：
(1) 一台大齿轮罩密封风机，用于密封大齿轮罩，防止煤粉外冒。启动无条件，停止条件：磨煤机停止。
(2) 两台大密封风风机，供4台磨煤机公用。每台磨煤机设有：一个磨煤机密封风气动门、一个A1/A2给煤机密封风电动门，分别用于提供磨煤机入口、给煤机等处的密封风。开无条件，关条件：磨煤机停止。
7．煤粉管煤粉关断门开、关均无条件
8．煤粉管煤粉关断门，一旦发生磨煤机跳闸指令或磨煤机停止脉冲，就联锁关闭。
9．吹扫电动门开条件：相应的煤粉管煤粉关断门关，关均无条件。但一旦发生MFT或两台一次风机全停，就联锁关闭。
10．冷热风隔绝门开条件：磨煤机运行，关无条件，但一旦发生磨煤机跳闸指令或磨煤机停止脉冲，就联锁关闭。
11．磨煤机主电机启动条件：
（1）磨煤机主电机远控状态
（2）磨煤机电机线圈及轴承温度不高
（3）无磨煤机跳闸信号
（4）煤组点火允许常
（5）高、低压油泵工作正常
（6）6个风粉电动门全开
（7）密封风系统工作正常
12．发生下述任一条件，就发生磨煤机跳闸指令，联锁跳闸磨煤机、关闭冷热风气动总门、关闭风粉气动门、跳闸给煤机，中止磨煤机启动顺控、停止顺控程序。
（1）紧急停磨按钮
（2）MFT
（3）一次风丧失
（4）磨煤机运行时，6个风粉门全关
（5）磨煤机运行时，冷、热风隔绝门关闭
（6）任意磨主轴承轴瓦温度高高。
（7）无油组4支以上油枪投运，A、B侧2/3无火
（8）RB跳磨煤机(D、C磨)
（9）磨线圈温度高
（10）磨出口温度高
（11）磨轴承润滑油油温高
（12）两台密封风机全停
（13）磨顺控停止失败
13．给煤机入口电动门开关无条件。给煤机出口电动门开无条件，给煤机跳闸联锁关出口电动门。
14．给煤机启动条件：
（1）无给煤机紧急跳闸信号
（2）磨煤机运行
（3）给煤机远方控制
（4）无给煤机出口堵煤
（5）给煤机出口电动门全开
（6）给煤机指令最小
15．发生下述任一条件，就发生给煤机跳闸指令。
（1）MFT
（2）磨煤机已停止
（3）给煤机出口电动门关
（4）给煤机运行30秒后，堵煤信号延时20秒
（5）给煤机给煤故障
煤组启动顺控和停止顺控
煤组启动顺控条件：
（1）煤点火允许
（2）A油组4支以上油枪投运或三台磨煤机投运
（3）低压油泵工作正常
（4）两台给煤机停止
（5）冷热风门关
（6）无磨跳闸指令
（7）磨煤机跳闸
（8）任一给煤机电气已准备好
（9）磨顺控停止未运行中
上述条件满足后，运行人员才可启动顺控程序，按如下步骤进行：
（1）关一次风入口关断门/控制/旁路挡板
（2）关原煤隔断门/煤粉出口闸门
（3）启动辅助电动机
（4）启动密封风机/开密封风门
（5）启动减速机油泵
（6）启动大齿轮润滑油
（7）启动磨煤机
（8）B侧煤粉管道吹扫(子程序)
（9）A侧煤粉管道吹扫(子程序)
（10）开B侧煤粉管煤粉关断门
（11）开A侧煤粉管煤粉关断门
（12）开冷风隔绝门/旁路挡板
（13）开热风隔绝门/磨出口温度投入自动
（14）B侧给煤机程控启动
（15）A侧给煤机程控启动
煤组停止顺控条件：
（1）磨煤机运行
（2）A1给煤机已准备好
（3）A2给煤机已准备好
（4）A煤顺控启动未运行中
上述条件满足后，运行人员才可停止顺控程序，按如下步骤进行：（1）A侧给煤机程控停止
（2）B侧给煤机程控停止
（3）关热风隔绝门/旁路风挡板机
（4）开冷风挡板/关热风挡板
（5）停止磨煤机
（6）启辅助电机
（7）A侧煤粉管道吹扫(子程序)
（8）B侧煤粉管道吹扫(子程序)
（9）关A侧煤粉管煤粉关断门
（10）关B侧煤粉管煤粉关断门
（11）关冷风隔绝门
3．4 小油点火逻辑
1.小油枪点火系统启动条件：
(1)无MFT；无OFT；
(2)锅炉吹扫完毕；
(3)任意一台一次风机启动。
2.小油枪远控启动条件：
(1)小油枪点火系统启动条件满足；
(2)非就地反馈信号为1（控制柜远方/就地选择开关在远方位置）。
3.小油枪启动逻辑：
(1)发出小油枪启动指令后，开启对应角的点火器，油阀，延时1秒开气阀，点火器打火15秒后停止；
(2)当火检检测到有火信号，即火检信号从0变为1，油阀，气阀保持开启状态，小油枪启动成功；
(3)点火器打火15秒后火检检测不到有火信号即火检信号还是为0，则关闭油阀，气阀，点火器，小油枪启动失败。
4.小油枪运行逻辑：
小油枪启动成功后，对火检信号进行实时监控，如果火检信号跳变为0，则延时2秒(防止火焰抖动引起油枪关闭，即火焰信号确实丢失2秒再执行后面的指令)关闭油阀，气阀，点火器，停止油枪的运行，并发出小油枪退出报警信号。
5.小油枪停止逻辑：
发出油枪停止指令后，关闭点火器，油阀，延时15秒关闭气阀（吹扫），MFT后直接关闭气阀，不延时吹扫。
6.远方/就地选择开关说明：
(1)设置远方/就地选择开关为方便调试和维护，以及远方操作作故障时作应急操作；
(2)当远方/就地开关拨到就地位置时，DCS复位油枪输出，即复位DCS相应输出点（即断开油阀，气阀，点火器输出触点）。
7.总油阀控制逻辑：
(1)蓄能稳压装置三个液位开关输出三个报警信号，分别是高高报警、高报警、低报警，在DCS画面上显示，液位自动调节由控制柜内部硬接线实现其控制，以保证液位控制的可靠性；
(2)小油枪系统#1总油阀、#2总油阀控制回路中，各需要从DCS发出一个允许信号（见总油阀控制原理图KA01CS，KA02CS），作为总油阀自动控制的允许条件；（即只有DCS输出触点接通后，才会受液位开关的控制，自动完成进油，维持油位在低液位开关和高液位开关之间。）
(3)减压储能罐压力保护逻辑：当减压储能罐压力超过1MPa时，复位＃1，＃2总油阀控制允许信号，同时发出减压储能罐超压报警信号。