鍋爐燃燒的基本要求是建立和保持穩定的燃燒火焰[1]。由于操作不當、燃料質量差、送引風系統異常等因素、使爐膛內燃燒不穩，很容易造成滅火，這時應快速切除燃料以免發生鍋爐爆炸的惡性事故。爐膛安全監控系統（FSSS）就是執行相關保護功能的機構，是火力發電機組zui重要的保護裝置之一。
　　
　　一、設備概況及改造原因
　　
　　鎮海發電有限責任公司裝有2臺125MW燃油機組，4臺2OOMW燃煤機組。4臺2OOMW機組均配置東方鍋爐廠制造的超高壓一次中間再熱、DG670/14n-8型自然循環汽包式鍋爐。自1999年以來公司每年完成1臺機組的分散控制系統（DCS）改造，到2003年4臺2OOMW機組已全部改造完畢。改造后的DCS采用了北京和利時公司的分散控制系統—MACSM。
　　
　　改造前，機組的FSSS采用阿城繼電器廠的MHB-2型火檢器，它在控制室中檢屏和邏輯屏，火檢屏對爐膛中的探頭上所取得的電信號進行處理，然后送入邏輯屏，由邏輯屏中的C200H可編程控制器及模入/模出板、數字量輸入/輸出板完成控制邏輯，zui后由多個中間繼電器來輸出各種控制指令。由于設備元件老化，插件接觸不良，頻率檢測板故障較多，造成滅火保護火檢系統可靠性不高，多次出現火焰信號誤發或不發現象，影響機組正常運行。因此，公司決定在機組進行DCS改造期間對FSSS進行改造，并將其納入DCS。
　　
　　為確保火焰檢測的可靠性，將火焰檢測處理器改為哈爾濱中能自動化設備有限公司的多CPU智能火焰檢測器，型號為ZHJZ-Vl。同時，為提高設備的自動化水平，減少運行人員的勞動強度，系統增加了點火程控功能。取消邏輯屏，邏輯控制器采用與DCS相同的控制設備（北京和利時公司MACS系統），以獨立的22號I/O站進入DCS，由DCS提供的組態軟件進行組態以實現FSSS的控制策略。
　　
　　二、FSSS實現的功能及組態說明
　　
　　2.1爐膛吹掃聯鎖
　　
　　為防止爐膛內聚集可燃性物體，鍋爐在點火啟動前或主燃料跳閘后，需進行自動吹掃。
　　
　　吹掃*的條件有:（1）至少1臺送風機運行；（2）至少1臺引風機運行;（3）給粉機全停;（4）甲、乙排粉機跳閘;（5）輕油截止閥關閉;（6）爐膛風量＞30%滿負荷風量;（7）爐膛檢測無火焰信號（每層均3/4無火）;（8）無鍋爐跳閘指令；（9）油角閥均關；（10）冷卻風機風壓正常;（11）油系統泄漏試驗完成或泄漏試驗旁路;（12）二次風門全開。
　　
　　滿足以上所有條件時，按下吹掃按鈕即可開始吹掃，5min吹掃完成后自動解除MFT閉鎖，允許點火啟動，否則將閉鎖一切燃料進入爐膛。吹掃過程中，上述任一吹掃條件不能滿足時，吹掃立即中斷，重新滿足后，再進行5min吹掃，直到完成一次成功的吹掃。
　　
　　2.2全爐膛火焰監視
　　
　　由火焰檢測器采集爐膛各煤層和油層各個角的火焰信號，并轉化為數字信號進入DCS22號I/O站。經過DCS組態實現以下邏輯：每層4個角有2個角有火則認為此層有火，每層4個角有3個角無火則認為此層無火；煤層和油層各個角的火焰信號經各層相應的給粉機運行或角油槍運行信號證實，才能認為此層此角投運。
　　
　　2.3主燃料跳閘（MFT）聯鎖
　　
　　在滅火保護總開關投入的狀態下，當下列任一條件滿足（且該分聯鎖開關投）時，即發生MFT：
　　
　　（1）3個爐膛負壓測點有2個測點測得的壓力高于1471Pa;
　　
　　（2）3個爐膛負壓測點有2個測點測得的壓力低于-1471Pa，且爐壓低分聯鎖開關投入時;
　　
　　（3）全爐膛失去火焰，并經任意層2臺或2臺以上給粉機運行信號證實;
　　
　　（4）甲、乙引風機均跳閘或全停（延時3s）;
　　
　　（5）甲、乙送風機均跳閘或全停（延時3s）;
　　
　　（6）所有給粉機全停或給粉電源中斷（延時1.9s）;
　　
　　（7）采用手動MFT時；
　　
　　（8）主汽門關閉;
　　
　　（9）燃燒器所有一次風門關閉時;
　　
　　（10）3個汽包水位信號中有2個高于+30Omm或低于-25Omm時延時1Os;
　　
　　（11）空預器全停。
　　
　　按操作員站CRT畫面中的滅火保護總投入開關后，彈出以上每個條件的保護分聯鎖軟開關，根據機組運行情況選擇分聯鎖軟開關的投切，zui后投入總開關。
　　
　　MFT動作的結果有:（1）輕油截止閥自動關閉;（2）甲、乙給粉機總電源跳閘;（3）甲、乙排粉機跳閘;（4）磨煤機進口熱風門自動關閉，冷風門自動開;（5）所有一次風分門自動關閉;（6）過熱器減溫水總電動門自動關閉;（7）機組通過協調系統自動減負荷至5MW;（8）再熱器減溫水總電動門自動關閉;（9）甲、乙一次風箱總門自動關閉;（10）所有二次風門自動開啟。
　　
　　2.4MFT首出原因的組態邏輯及記憶
　　
　　當發生MFT后，DCS會在畫面上顯示引起MFT的首出原因并保持，直至按復歸按鈕為止。以下這些首出原因都為DCS中間量點。
　　
　　（1）全爐膛滅火在有任意一層2臺給粉機投運信號證實的情況下，當4層粉層及2層油層均3/4無火時，發出全爐膛滅火信號，MFT動作。
　　
　　（2）失燃料。在任一粉層有2臺以上給粉機運行或油層任一角有火焰信號的情況下，同時發生給粉機全停且燃料截止閥全關（或油角閥全關）時，FSSS發出失燃料信號，延時1.9s后MFT動作。
　　
　　（3）爐膛壓力高或爐膛壓力低。當爐膛壓力高于1471Pa時，就地負壓開關動作，發出爐膛壓力高信號，就地有3個測點（分別為爐膛壓力高1、2、3）;當爐膛壓力低于-1471Pa時，就地負壓開關動作分別為爐膛壓力低1、2、3。發出爐膛壓力低信號，負壓信號作為DI點進入DCS，經過三取二邏輯，產生爐膛壓力高、低信號去動作MFT。
　　
　　（4）甲、乙引風機全停。甲、乙引風機分閘的反饋信號作為DI點進入DCS，兩者相與產生引風機全停信號，延時3s去MFT。
　　
　　（5）甲、乙送風機全停。組態同引風機。
　　
　　（6）汽包水位保護。汽包水位保護的實現，必須以投入汽包事故放水門聯鎖為前提。當汽包水位測量變送器測量值高于+30Omm時，發出汽包水位高Ⅲ值信號。當測量值低于-5Omm時，發出汽包水位低Ⅲ值信號。汽包水位測量變送器信號進行三取二運算，增加了測量信號好壞的判斷邏輯。設定3個測量信號值之間的允許偏差，當偏差超出此范圍時判定與其他2個信號偏差大的信號無效。3個信號間的偏差都超出范圍時，判定當前測量信號無效，輸出保持前一次正常的測量值，并發出聲光報警。
　　
　　（7）主汽門關閉。由汽機本體保護ETS柜來的主汽門關閉信號進入DCS，直接引起MFT動作。
　　
　　（8）所有一次風門關閉。當所有燃燒器一次風門關閉的反饋信號進入DCS，直接引起MFT動作。
　　
　　（9）空預器全停。鍋爐大聯鎖投入時，當甲、乙側空預器主、輔電機開關均為分閘的情況下，發出空預器全停信號，并且MFT動作。
　　
　　（10）手動MFT。機組運行中需人為停爐時，可同時按下控制臺上的2個"手動停爐"按鈕，即可發生MFT，實現安全停爐。
　　
　　2.5點火程控功能
　　
　　爐膛每個角配置1個就地控制柜，每個角上的2層油槍推進器、點火器的控制都可在就地柜上實現，當就地控制柜上手動/自動開關在自動位置時，可通過DCS在集控室進行點火程控操作。在手動位置時，可就地進行手動點火操作。
　　
　　油槍程控包括油系統母管控制和點火程控。油母管控制即是對油截止閥控制，油槍程控即是按照預定的程序對油槍、點火槍進行控制。
　　
　　油槍啟動條件為:（1）無MFT;（2）燃油壓力正常;（3）火檢冷卻風壓正常;（4）截止閥已開。
　　
　　油槍采用單角控制方式，當點火條件具備時，運行人員啟動油槍，點火系統自動投入。在啟動試驗周期中只要油火檢檢測到有火信號時，油槍繼續運行;但當油火檢未檢測到有火時，系統將立即自動關閉噴油閥，并將油槍退出運行。當停止油角運行時，如果有鄰層火焰支持或本角火焰支持則油槍經過清掃程序，否則直接關閉閥門跳過清掃程序。當有油槍運行時，如果燃油壓力過低，系統將自動關閉燃油截止閥并將油槍自動退出。如果發生角油火檢未檢測到有火信號，燃油跳閘關閉或者MFT動作，則自動關閉燃油角閥并將油槍自動退出。
　　
　　三、改造中采用的技術措施
　　
　　（1）在MFT邏輯中，送風機或引風機在全停后增設3s延時，因此在切換送風機或引風機時可有效地防止誤跳閘。
　　
　　（2）由于探頭電纜處于鍋爐燃燒器旁，環境溫度較高，易造成電纜絕緣燒損，為此使用高溫電纜。
　　
　　（3）因為把FSSS納入了DCS，所以取消了原有的各種插件及中間繼電器，直接從DCS的I/O站輸出控制信號（數字量輸出DO點），減少了許多中間環節，降低了故障率。
　　
　　（4）DCS采用北京和利時公司的MACS，它的組態工具為全漢化軟件，可提供SFC（順序流程圖）、FBD（功能塊圖）、LD（梯形圖）、ST（結構文本）等方式進行控制組態，為用戶提供了一個靈活、方便、全面的工程平臺，可實現用戶的各種控制算法，使用戶修改邏輯非常方便，只需修改程序軟件即可實現，無須更換硬件回路。
　　
　　（5）實現點火程控后，不僅減輕了運行人員的勞動強度，而且降低了點火槍、油槍的損壞率。
　　
　　四、應用及改進情況
　　
　　DCS改造完成后，各機組的FSSS均能順利投入閉環運行。2002午6月，5號機組汽輪機大軸發生了水沖擊事件:當時5號機組發生MFT后不久，運行人員迅速點火，增加汽輪機調門開度，欲使機組重新增加負荷，由于燃料量的增加速度未及時跟上，結果主蒸汽中溫度下降（低于460℃），含有水汽;另外，當時汽輪機內缸溫度也較低，造成對大軸的水沖擊，導致大軸振動、軸向位移大停機，迫使機組提前進入中修。
　　
　　由此事件，鎮海發電有限公司產生了在MFT聯鎖的基礎上增加低溫保護的設想，以防類似事件的再次發生。首先在5號機組停機時完成組態及部分接線工作，再經過試驗、檢查，于2003年2月投入閉環運行。
　　
　　低溫保護實現的功能為:在滅火保護開關投入的情況下，發生MFT后的3Omin內，如果甲、乙任意一側的主汽溫度或再熱汽溫度低于460℃時，則低汽溫保護動作，使事故停機電磁閥動作，關閉高、中壓自動主汽門，并發出聲光報警信號。通過5號機組的應用，證實投入低汽溫保護是可行的，因而公司在另外各臺機組的停機期間相繼增加了低汽溫保護，并投入運行。由此可見，通過改造納入DCS,FSSS的控制功能的拓展修改非常方便，且FSSS的可靠性比以往有了較大提高，至今沒有發生拒動、誤動現象;點火程控的投運減輕了運行人員的勞動強度;通過DCS的邏輯算法組態來實現其控制功能，不但減少了各種插件、中間繼電器及控制電纜，而且減少了設備的故障率。