【深度】锅炉MFT后触发汽轮机RB的安全性思考

关键词:锅炉MFT  汽轮机RB  安全性

        0、引言

        锅炉MFT主燃料跳闸是FSSS系统最重要的保护，通过在锅炉MFT保护条件下跳闸锅炉，可以最有效的保护锅炉设备不受损坏。锅炉MFT的跳闸保护条件主要包括:炉膛压力高、低、汽包水位高、低、全炉膛灭火等。对于大多数的机组来说，锅炉MFT后主要联动的设备包括:跳闸汽机、跳闸发电机、跳闸磨煤机、跳闸一次风机、关闭燃油关断阀、关闭一、二级减温水闸阀等等。不可否认的是，锅炉MFT跳闸在多数的情况下是由于设备误操作或设备误动造成的，在这种情况下，锅炉MFT后联锁跳闸汽轮机、发电机，不仅使得机组启动时间延长，而且增加机组启动的成本，作为大容量机组，特别是600 MW以上的机组，突然甩负荷对电网的安全性有一定的影响。因此，锅炉 MFT 后联锁跳闸汽轮机的保护需要一定的修改，即在特定的条件下锅炉MFT触发跳闸，汽轮机不再直接跳闸，而是触发汽轮机RB，快速减负荷，这样不但可以充分利用大容量锅炉的蓄热，而且可以缩短机组整套启动时间，减少机组的启动成本，提高机组的经济效益。但是，锅炉MFT跳闸后汽轮机不跳闸，对整个机组而言也存在较大的风险，如果操作和处理不当，将会导致汽轮机进水等严重事故，因此，在锅炉MFT后触发汽轮机RB的安全性值得进一步讨论。

        1、锅炉MFT之后触发汽轮机RB的条件探讨

        锅炉MFT跳闸的条件包括:

        (1) 再热器失去保护，延时10S;

        (2)送风机全停;

        (3)引风机全停;

        (4)一次风机全停;

        (5)空预器全停;

        (6)炉膛压力高、低;

        (7)汽包水位高、低;

        (8)手动MFT;

        (9)汽机跳闸且负荷大于25%;

        (10)送风量小于25%;

        (11)全炉膛灭火;

        (12)丧失燃料;

        (13)FSSS 机柜电源丧失;

        (14)再吹扫请求。

        (15)火 检冷却风丧失;

        (16)锅炉负荷>20%且给水泵全停(延时10s)

        2、锅炉 MFT后触发汽轮机RB动作的逻辑探讨

        原来的DEH逻辑中，不涉及RB的部分，为满足锅炉MFT 后不跳机的要求，在原来的逻辑基础上进行增加RB部分。

        当发生锅炉MFT跳闸时，汽轮机运行方式切换成滑压运行方式，汽轮机首先以每分钟200MW 的速率向下强制减负荷到60 MW，然后以每分钟50MW 的速率向下减负荷至30MW，当负荷小于30 MW时，汽轮机切换为手动方式，由运行操作人员根据实际情况增、减负荷。

        锅炉MFT触发后汽轮机不跳闸，因为锅炉新的蒸汽急剧减少，汽轮机负荷容量将会大大减少，尽管某些锅炉有一定的蓄热能力，但不足以支持汽轮机长时间带较高的负荷，所以汽轮机被迫快速减负荷势在必行。

        3、锅炉MFT后汽轮机RB动作对主要系统的影响探讨

        3.1、主蒸汽系统的影响

        锅炉MFT后，汽轮机触发RB 动作，汽轮机将快速减负荷，对于DEH 控制系统就要快速关闭高、中压阀门，在这种情况下，锅炉的余热还没有完全释放，而汽轮机侧的用汽量大大减少，这种失去平衡状态的出现，造成的结果是主蒸汽管道超压，PCV阀，锅炉安全门动作。

        为了避免上述情况的发生，必须正确的选择汽轮机减负荷的速率，并对DEH减负荷的动作进行一定的限制，即:在锅炉MFT 触发汽轮机RB 的动作过程中，当主蒸汽压力大于17.5 MPa时，DEH 闭锁减负荷，只有当主蒸汽压力低于17.0 MPa，DEH解除闭锁，重新进入回到减负荷程序。DEH减负荷的速率设置考验运行人员水平，应根据实际经验操作，速度快了，主蒸汽超压情况更为严重，速度很慢，严重浪费主蒸汽，汽轮机带负荷时间将会缩短。

        如何避免锅炉超压?采取有效防止措施同样重要，主蒸汽管道上安装有PCV 阀、机械式安全阀等各种保护装置，其中PCV阀运行操作人员可以操作，而且就地也设计有控制器，自动泄放主蒸汽管道内的压力。但在大多数情况下，锅炉如果发生MFT事故，运行操作人员的操作较多，PCV阀完全依靠本地控制器进行控制;为了保证PCV阀动作的可靠性，在DCS控制回路的逻辑中，增加主蒸汽压力高联锁打开PCV阀逻辑和控制电缆，作为PCV阀的备用控制手段，并选取锅炉侧高过出口集箱压力作为判断信号，同时再判断其质量。

        3.2、影响给水系统

        锅炉MFT后确保汽轮机的蒸汽需求，必须限制小汽轮机的用汽量，因此，锅炉MFT后，在两个同时运行的情况下，必须要跳闸一台小汽轮机。需要跳闸的小汽轮机由运行操作人员根据实际情况进行预选，与此同时，另一个小型汽轮机保持备用。

        事实上，由于减少汽轮机进汽量，小型汽轮机蒸汽基本没有保证，小汽轮机此时不做功，保留一个小汽轮机的主要目的是为了避免小汽轮机重新挂闸、冲转的复杂和漫长过程，为以后迅速带负荷提供依据。

        锅炉MFT后，为了避免锅炉干烧事故发生，必须联锁启动电动给水泵，并且联锁启动的电动给水泵在保证电泵启动安全的前提下，应该带一定的负荷。电动给水泵的勺管开度代表电动给水泵做功的能力，电动给水泵勺管开度过大，电动泵启动的安全性会受到影响，如果操作不当，会造成汽包满水事故，电动给水泵勺管开度过小，又达不到为汽包上水的目的，勺管开度大小的设定必须要根据实际情况综合设置。

        3.3、抽汽系统的影响

        锅炉MFT 发生后，由于汽轮机的进汽量大幅减少，导致抽汽系统的压力急剧下降，高加系统产生虚假水位，发生高加冷却水和冷蒸汽倒灌进入汽轮机的事故，因此，汽轮机RB动作后，应该关闭高加系统的抽汽电动门及逆止门，保留水侧进口和出口门打开，缩短高加进入系统的时间。

        4、结论

        锅炉MFT后直接联锁跳闸汽轮机是相对安全的保护联动方式，但是，由于锅炉设备误动作和错误的操作导致锅炉跳闸，会造成机组启动时间延长，提高机组的启动成本，降低机组的经济效益;锅炉MFT动作，触发汽轮机RB的运行操作方式，可以有效地缩短机组启动的时间，减少机组的启动成本，提高机组的经济效益，还可以有效地减少机组的非计划停运次数;锅炉MFT触发汽轮机RB动作必须具备特定的条件，当发生由于汽包水位高导致的锅炉MFT跳闸，以及锅炉MFT后，过热度小于额定值时，从汽轮机保护的角度来看，必须联锁跳闸汽轮机;特定条件下在锅炉MFT跳闸触发汽轮机RB 的动作过程中，必须充分考虑动作过程中对主蒸汽系统、给水系统、抽汽系统等的影响，采取必要的预防措施，防止汽轮机进水等重大事故。锅炉MFT 跳闸不联锁跳闸汽轮机而是触发汽轮机RB 强制减负荷的过程相对复杂，影响的因素也较多，要求运行人员有较高的技能水平，操作和处理不当反而会酿成重大事故，因此必须针对此类操作制定详细的操作预案，并且在实际操作过程中，要不断完善和优化控制逻辑，确保机组的各项安全。

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