2.3__炉膛安全监控系统(Fsss) 逻辑解析

炉膛安全监视系统的理论分析摘要：随着火电机组装机容量的增加和发电过程中风险的增加，对电力安全生产提出了更高的要求，电力行业安全仪表系统的功能安全性分析成为新的研究热点。

炉膛安全监控系统(FSSS)作为一种锅炉侧保护系统，属于安全仪表系统的范畴，在火电机组中得到了广泛的应用。

关键词：炉膛安全监视系统；锅炉炉膛燃爆；防止燃爆；FSSS系统功能FSSS系统一般分为两个部分，即燃烧器控制系统BCS和燃料安全系统FSS。

燃烧器控制系统的功能是对锅炉燃烧系统设备进行监视和控制，保证点火器，油枪和磨煤机组系统的安全启动、停止和运行。

燃料安全系统的功能是在锅炉点火前和跳闸停炉后对炉膛进行吹扫，防止可燃物在炉膛堆积。

在检测到危及设备、人身安全的运行工况时，启动主燃料跳闸（MFT），迅速切断燃料，紧急停炉。

一、炉膛安全监控系统的工作原理FSSS作为火电机组自动保护和自动控制的一个重要组成部分，将锅炉的燃烧控制与安全保护融为一体，向运行人员提供全部燃烧系统的操作手段，同时对锅炉运行的各个阶段进行监视、报警和跳闸，使燃烧设备的有关部件严格按照既定合理程序完成必要操作，并对异常工况和未遂性事故做出快速反应及处理，保证操作人员与锅炉燃烧系统的安全。

FSSS的实质是通过一个逻辑控制系统实现燃烧系统的安全运行规程。

燃烧控制系统(CCS)与FSSS被视为现代大型火电机组锅炉控制系统的两大支柱。

CCS作为基本过程控制系统(BPCS)，用于控制连续、稳定的燃烧状态及合理的空气／燃料比，以保证锅炉连续燃烧和火焰稳定，通常在分散控制系统(Distributed Control System，DCS)中实现；FSSS作为安全仪表系统(SIS)，用于安全保护和顺序控制，以防发生爆燃、爆炸等破坏性事故，二、炉膛安全监控系统的组成结构一个典型的FSSS需要具备可靠的电源配置、灵活方便的操作界面、安全可靠的就地现场设备，以及实现复杂运算、控制功能的逻辑系统。

炉膛安全监控系统（FSSS）1、总则炉膛安全监控系统 (Furnace Safeguard Supervisory System，简称FSSS)，它包括燃烧器控制系统及燃料安全系统，它是现代大型火力发电机组的锅炉必须具备的一种监控系统。

炉膛安全监控系统是由公用控制逻辑及制粉系统控制逻辑三大部分组成。

公用控制逻辑主要包括炉膛吹扫、主燃料跳闸保护（MFT）、油燃料跳闸保护（OFT）、火检冷却风机、密封风机以及RB、燃油泄漏试验等。

2、公用控制逻辑部分2.1 公用系统控制逻辑部分主要包括以下内容：●炉膛吹扫●MFT及首出记忆●OFT及首出记忆●油泄漏试验●炉膛点火条件●煤层点火条件●油系统阀门控制●火检冷却风机●密封风机2.2 炉膛吹扫2.2.1 炉膛吹扫的目的：锅炉在点火前，必须进行炉膛吹扫，防止爆炸，炉膛吹扫的目的是将炉膛内积聚的可燃性混合物清除掉，以防止锅炉点火时发生爆炸。

2.2.2 炉膛吹扫条件吹扫一次条件：●无MFT跳闸条件存在●任意引风机运行且对应挡板门打开●任意送风机运行且对应挡板门打开●所有一次风机停止●任意空预器运行●所有磨煤机停运●所有给煤机停运●燃油关断阀、回油阀关闭●所有油角阀关闭●所有磨煤机出口门关闭●全炉膛无火焰●火检冷却风压力正常吹扫二次条件：●炉膛风量在30%~40%之间●所有二次风挡板在吹扫位（35%-45%）●泄漏试验完成或旁路●炉膛压力正常2.2.3炉膛吹扫的过程当吹扫条件一次条件满足后，在操作员监视画面上会显示“炉膛吹扫请求”信号，此时，操作员可以按下监控画面上的“开始吹扫”按钮开始炉膛吹扫，同时将二次风门置吹扫位，当吹扫二次条件满足时，监控画面上炉膛吹扫计时器开始计时，吹扫进行中。

吹扫过程中，如果某个吹扫二次条件不满足导致的吹扫中断，计时器保持，当二次条件再次满足后，计时器继续计时；当吹扫一次条件不满足导致的吹扫中断，计时器清零，当一次条件再次满足后，此时需要操作员重新启动吹扫程序，计时器重新开始计时，重新开始吹扫。

锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）功能解析作者：单钰春来源：《山东工业技术》2018年第12期摘要：基于某厂实际运行情况，介绍锅炉FSSS系统的构成和主要逻辑功能，分析FSSS 系统相关的个别细节问题，提出FSSS系统调试期间须重点关注的要点，并提出解决办法。

关键词：炉膛安全监控系统（FSSS）；炉膛吹扫；燃油泄漏试验；主燃料跳闸（MFT）DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.12.0310 引言锅炉炉膛安全监控系统Furnace Safeguard Supervisory Systems（FSSS），是大型火电机组自动保护和自动控制系统的一个重要组成部分，其主要功能是保护锅炉炉膛安全，在防止运行人员操作事故及设备故障引起炉膛爆炸等方面起着重要作用。

随着DCS系统的改进和不断发展，现在DCS的软硬件可靠性已经完全满足FSSS系统控制的需要，目前FSSS的所有功能在设计时都包含在DCS系统中。

FSSS设计有独立的跳闸继电器机柜，包含后备硬手操MFT按钮及硬跳闸继电器，具有完善的故障容错诊断功能，避免出现保护拒动。

1 FSSS系统构成1.1 FSSS系统的主要功能FSSS系统控制逻辑分为公用控制逻辑、燃油及燃煤控制逻辑三大部分。

公用控制逻辑部分包含锅炉保护的全部内容，即油泄漏试验、炉膛吹扫、主燃料跳闸（MFT）、油燃料跳闸（OFT）、首出原因记忆、点火允许条件和RB等。

公用控制逻辑还包括有FSSS公用设备（如火检冷却风机、密封风机）的控制。

燃油控制包括各油燃烧器单角、对角投切及层投、切控制。

燃煤控制包括各个磨煤机、给煤机及其辅助设备的投切、保护和控制。

1.2 FSSS系统的主要逻辑构成1.2.1 炉膛吹扫锅炉点火前和停炉后必须对炉膛进行连续吹扫。

吹扫开始和吹扫过程中必须满足吹扫条件（分为一次和二次吹扫条件），以便有效地清除炉膛及烟道内聚积的可燃物。

吹扫时必须切断进入炉膛的所有燃料源，并最少有25%～30%额定空气量的通风量，吹扫时间不少于5min。

炉膛安全监控系统（FSSS）（讲义）一．FSSS 系统的组成FSSS 控制逻辑分为：公用控制逻辑燃油控制逻辑燃煤控制逻辑三部分还包括启动床料系统控制逻辑石灰石系统控制逻辑。

公用控制逻辑部分包括：油泄漏试验、炉膛吹扫、主燃料跳闸（MFT）、锅炉跳闸（BT）与首出原因记忆、点火条件判断等。

燃油控制逻辑包括风道燃烧器、床上燃烧器的程序投、切控制。

燃煤控制逻辑包括各称重式给煤机、埋刮板给煤机、螺旋给煤机、各出/入口门的控制。

还配有硬手操BT 按钮。

二．公用控制逻辑1、FSSS 系统公用控制逻辑作用：1）完成油泄漏试验，确保燃油管路无泄漏。

2）确保锅炉点火前炉膛及一次风道吹扫干净，无燃料积存于炉膛封闭空间和一次风道。

3）连续监视有关重要参数，在危险工况下发生报警，并在设备受到威胁时发生主燃料跳闸（MFT）、锅炉跳闸（BT）或送风跳闸（AT）。

4）在主燃料跳闸（MFT）时，关闭所有入炉燃料、跳闸石灰石、停外置床（关闭其流化风阀和锥形阀)、汽机跳闸、静电除尘器跳闸并传送MFT 指令。

5）在锅炉跳闸(BT) 时，主燃料跳闸、关闭所有的送风除非有足够的风路来维持炉膛压力、关闭减温器、连排和定排阀并向传送BT 指令。

6）在送风跳闸(AT) 时，将跳闸一次风、二次风和流化风机,并触发锅炉跳闸。

2、公用逻辑主要包括以下内容：1）油泄漏试验2）炉膛吹扫3）AT 及首出记忆4）BT 及首出记忆5）MFT 及首出记忆3．油泄漏试验为防止供油管路泄漏（包括漏入炉膛），油系统泄漏试验是针对总燃油进油母管气动阀、床上枪供油母管气动阀、床枪回油母管气动截止阀及床枪各角阀的密闭性所做的试验。

操作员可直接在CRT 上发出启动油泄漏试验指令。

主跳闸阀及单个油角阀泄漏试验打开总燃油进油母管气动阀和床上枪供油母管气动阀，关闭床枪各角阀及床枪回油母管气动截止阀，当油压达到设定高值时，关闭总燃油进油母管气动阀。

若 3 分钟内，油压没有降至设定低值，表明总燃油进油母管气动阀至床枪各角阀的管路及床枪各角阀无泄漏。

炉膛安全监控系统 FSSS第一节炉膛安全监控系统概述一、概述电力工业迅速发展，已经进入大电网、大机组、高参数、高度自动化的时代。

目前新建电厂一般都采用600MW及以上机组。

大容量、高参数机组运行的安全重要性日益提高，需要控制的与燃烧有关的设备越来越多。

有点火装置、油燃烧器、煤粉燃烧器、辅助风挡板、燃料风挡板等，这些设备不仅类型复杂，而且操作方式多样化，操作过程也比较复杂。

例如，油枪的投运操作包括：点火油枪的推入、雾化蒸汽阀开启、进油阀开启、点火器的投入与断开等。

在锅炉启停工况和事故工况时，燃烧器的操作更加繁琐，如果操作不当很容易造成意外事故。

从20世纪60年代起，在国外火电机组上就开始使用一系列火焰检测装置和炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard Supervisory System，简称FSSS），并制定了有关的标准。

其中，美国国家燃烧保护协会（National Fire Protection Association，简称NFPA）制定的标准得到了最广泛的应用。

它为防止锅炉炉膛爆燃，对燃气锅炉、燃油锅炉、单燃烧器锅炉和多燃烧器燃煤锅炉的炉膛防爆均作了详细的规定。

对炉膛爆燃原因、术语、定义、设备要求、设计、安装、调试、维护、操作程序、系统联锁和报警等都作了详细阐述，并经常对该规定进行修改和补充。

它已成为美国国内各锅炉制造商和用户共同遵循的法规，其它各国也广泛采用和遵循这该标准，NFPA标准已经成为了设计FSSS的主要依据。

从20世纪70年代起，炉膛安全监控系统开始在我国火电机组上使用，从国外引进的大型火电机组都配套有锅炉安全运行必不可少的重要监控手段。

原水电部在1993年明文规定：“今后凡新投产机组必须安装火焰检测和安全防爆装置，现有机组在条件许可情况下也必须设法加装”。

原电力工业部电力规划设计总院于1993年9月颁发了《锅炉炉膛安全监控系统设计技术规定》(DLGJ116-93)，为我国火电机组FSSS的设计提供了依据。

锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）功能解析基于某厂实际运行情况，介绍锅炉FSSS系统的构成和主要逻辑功能，分析FSSS系统相关的个别细节问题，提出FSSS系统调试期间须重点关注的要点，并提出解决办法。

标签：炉膛安全监控系统（FSSS）；炉膛吹扫；燃油泄漏试验；主燃料跳闸（MFT）0 引言锅炉炉膛安全监控系统Furnace Safeguard Supervisory Systems（FSSS），是大型火电机组自动保护和自动控制系统的一个重要组成部分，其主要功能是保护锅炉炉膛安全，在防止运行人员操作事故及设备故障引起炉膛爆炸等方面起着重要作用。

随着DCS系统的改进和不断发展，现在DCS的软硬件可靠性已经完全满足FSSS系统控制的需要，目前FSSS的所有功能在设计时都包含在DCS系统中。

FSSS设计有独立的跳闸继电器机柜，包含后备硬手操MFT按钮及硬跳闸继电器，具有完善的故障容错诊断功能，避免出现保护拒动。

1 FSSS系統构成1.1 FSSS系统的主要功能FSSS系统控制逻辑分为公用控制逻辑、燃油及燃煤控制逻辑三大部分。

公用控制逻辑部分包含锅炉保护的全部内容，即油泄漏试验、炉膛吹扫、主燃料跳闸（MFT）、油燃料跳闸（OFT）、首出原因记忆、点火允许条件和RB等。

公用控制逻辑还包括有FSSS公用设备（如火检冷却风机、密封风机）的控制。

燃油控制包括各油燃烧器单角、对角投切及层投、切控制。

燃煤控制包括各个磨煤机、给煤机及其辅助设备的投切、保护和控制。

1.2 FSSS系统的主要逻辑构成1.2.1 炉膛吹扫锅炉点火前和停炉后必须对炉膛进行连续吹扫。

吹扫开始和吹扫过程中必须满足吹扫条件（分为一次和二次吹扫条件），以便有效地清除炉膛及烟道内聚积的可燃物。

吹扫时必须切断进入炉膛的所有燃料源，并最少有25%～30%额定空气量的通风量，吹扫时间不少于5min。

在吹扫过程中FSSS逻辑连续监视吹扫允许条件，如果一次吹扫允许条件不满足就会导致吹扫中断，同时计时器复位；如果二次吹扫条件不满足吹扫计时器复位，但不中断吹扫，满足条件后自动吹扫。

FSSS逻辑控制系统功能详解1．炉膛吹扫对炉膛进行吹扫，以清除所有积存在炉膛内的可燃物，这是防止炉膛爆燃的最有效方法之一。

吹扫主要在锅炉点火前和紧急停炉后必须进行。

每次吹扫时间约为5min，确保清扫效果。

对于煤粉炉的一次风管也应吹扫3—5min，油枪要用蒸汽吹扫，以保证一次风管和油枪无残留燃料。

炉膛进行吹扫要提供必要的吹扫条件：l 所有燃料全部切断。

所有油喷嘴阀、暖炉油层跳闸阀关闭，确保无油；所有磨煤机、给煤机、一次风机停运，确保无煤粉；l 所有燃烧器风门应处于吹扫位置。

即所有一次风门、三次风门档板关闭，所有二次风（辅助风）档板在调节位置；l 至少有一台引风机和送风机运行，使风量大于25%额定负荷风量；l 无MFT跳闸指令；l 回转式空气预热器均投入运行；l 所有层3/4检测器无火焰；l 汽包水位正常；l 系统电源正常。

在炉膛进行吹扫前，应先启动回转式空气预热器，再顺序启动引风机和送风机，使风量大于25%额定负荷风量，一是为炉膛吹扫提供足够的风量，二是为了防止回转式空气预热器受热不均引起变形，三是可对回转式空气预热器进行吹灰清扫。

当炉膛吹扫条件满足后，“启动允许”信号置1，运行人员通过CRT的相应面板，按下“启动吹扫”按钮，发出吹扫指令，“正在吹扫”信号此时置1。

延时5min后，若不出现“吹扫失败”信号，则“吹扫完成”信号置1，“正在吹扫”信号恢复为0。

此时由“吹扫完成”信号去复置MFT跳闸信号，解除全系统主燃料跳闸MFT的状态记忆。

这意味着只有吹扫结束，锅炉才允许点火启动，否则MFT状态将强制所有燃料阀门不能开启。

吹扫后，锅炉点火，炉膛应继续保持吹扫时的风量，直至锅炉负荷升至25%额定负荷后，再逐步增加风量。

如果点火失败，重新点火前要重新吹扫。

2．全炉膛火焰监测全炉膛火焰监测是FSSS的基本功能，是保护动作的主要依据。

全炉膛火焰监测主要分“层”火焰信号检测、全炉膛灭火检测和火焰监视。

1）“层”火焰信号检测：对于四角切圆燃烧的煤粉炉，一般将火焰检测器探头布置于两层煤粉喷嘴中间的二次风口内，探头布置的方向对准炉膛中心火球，用以监视上下相邻喷嘴的煤粉火焰。

FSSS系统逻辑设计说明1.综述在现有的电厂平安运行标准中，需要设置炉膛平安爱惜系统(简称FSSS)。

它是一个燃料平安联锁和燃烧设备操纵系统，能在锅炉正常工作和启动、运行、停止等方式下，持续监视燃烧系统的参数与状态，而且进行逻辑运算和判定，通过联锁装置使燃烧设备中的有关部件，依照既定的、合理的程序，完成必要的操作或处置未遂事故，以保证锅炉炉膛及燃烧系统的平安，它在避免运行人员操作事故及设备故障下引发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标准。

任何关于燃料平安处置和燃烧设备操纵的方法、规那么都依照这些建议和意见进行查对，并适本地采纳（除非是NFPA标准不许诺）。

2.锅炉的大体配置本工程所采纳的锅炉为哈尔滨锅炉厂引进英国BEL公司技术制造的HG-l025／－WM型“W”型火焰锅炉，为亚临界压力，中间一次再热的自然循环锅炉，双拱形炉膛倒“U”形布置。

16套燃烧器布置在拱上，“W”形火焰燃烧方式，尾部份隔烟道结构，采纳挡板调剂再热器汽温，固态排渣，平稳通风，露天布置。

锅炉制粉系统：磨煤机——4台双进双出钢球磨煤机，给煤机——8台全封锁胶带式称重给煤机，采纳正压直吹式制粉系统。

锅炉油系统：采纳两级点火方式，即高能点火装置点燃轻柴油，再由油燃烧器点燃相应的煤燃烧器。

锅炉设计制造狭缝式燃烧器，为了提高煤粉浓度、改善着火条件，在燃烧器上加装旋风分离器。

该燃烧器一次风口和二次风口距离布置，三次风口布置在炉膛前后炉壁的底部，助燃空气要紧由炉拱处引入二次风，三次风仅用来为与灰斗斜管接角的边缘火焰提供足够空气以防其熄火。

锅炉共有20只油燃烧器，前后墙布置，每只油燃烧器配有1只机械雾化油枪(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，其中有4只机械雾化启动用（墙式）油燃烧器，该燃烧器只在锅炉从冷态加温时利用而且不用于煤燃烧器点火。

锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）第四章锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）第一节 FSSS概述随着锅炉容量的不断增大，需要控制的燃烧设备数量也随之增多，如点火装置、油燃烧器、煤粉燃烧器、一次风档板、二次风档板等等。

燃烧设备的操作过程也趋于复杂化，如点火油枪的投运操作包括：点火油枪的推入、雾化蒸汽阀开启、进油阀开启、电点火器的投入与断开等。

煤粉燃烧器的投运操作包括：一次风档板和二次风档板的开启、煤粉挡板的开启、给粉机启动等。

点火油枪的解列操作包括：进油阀关闭、油枪吹扫入油枪退出等。

煤粉燃烧器的停运操作包括：停给粉机、煤粉挡板的关闭、二次风挡板的关闭等。

在锅炉启停工况和事故工况时，燃烧器的操作更加繁琐，由于操作不当很容易造成事故。

当锅炉炉膛内压力增高到一定值时，因炉膛面积较大，可能发生损坏水冷壁管的事故，严重时甚至会使锅炉炉墙、支架损坏，致使锅炉报废。

国内锅炉过去缺少燃烧安全控制系统，每年较大型锅炉发生炉膛爆燃事故几十起，损失巨大。

目前，国内外大、中型发电机组都装有炉膛安全监控系统。

炉膛安全监控系统的英文名称为Furnace Safeguard Supervisory System（简称为FSSS），也可称作燃烧器管理系统（Burner Management System，简称BMS）。

炉膛安全监控系统是现代大型机组自动化不可缺少的组成部分，它对炉膛的正常燃烧，锅炉的安全运行起着决定性的作用。

炉膛安全监控系统有两项重要作用，分别是锅炉安全保护作用和锅炉安全操作管理作用，分别由燃料安全系统（Fuel Safeguard System，简称FSS）和燃烧器控制系统（Burner Control System，简称BCS）完成。

锅炉安全保护作用主要包括在锅炉运行的各个阶段，对参数、状态进行连续地监视；不断地按照安全规定的顺序对它们进行判断、逻辑运算；遇到危险工况，能自动地启动有关设备进行紧急跳闸，切断燃料，使锅炉紧急停炉，保护主、辅设备不受损坏或处理未遂性事故。

#2炉锅炉安全监测系统（FSSS）调试检修规程23019303.doc 第 1 页共 19页目录第一章系统结构原理说明1、概述2、系统组成3、系统功能第二章灭火保护部分逻辑图1、MFT逻辑2、OFT逻辑3、炉膛吹扫（MFT复归）逻辑4、报警逻辑5、点火条件判断第三章程控点火部分执行框图1、点火启动2、紧急投油3、投油退出第一章系统结构原理说明：1.1 概述锅炉安全监控系统（Fsss-Furnace Safegard Supervisiry system）是大型电力发电厂一个极其重要的装置，它担负着锅炉启停、运行监视、安全保护的重要责任，一般情况下，Fsss分灭火保护和程控点火两个子系统，灭火保护（FSS）的作用是在锅炉出现任何危急情况下，紧急切断燃料供给，防止事故发生，保证锅炉的安全运行，具体功能有火焰监视、压力保护、燃料保护、水位保护、辅机保护、机电炉联锁等，程控点火系统（BCS）负责油喷燃器点火与油系统监视。

1.2 系统组成根据技改工程1×125MW机组锅炉特点相应配置及功能如下所述：本系统可分为：监控单元、主控单元、就地控制单元、就地执行机构四部分，见系统组成框图。

1.2.1 监控部分包括：工业控制计算机（IPC）、电阻压力感应式触摸屏、显示器、分屏器、键盘、轨迹球、打印机等。

工控机通过UNTEL WAL通信总线采集下位机PLC的数据信息，经过逻辑运行处理将各种工况形象地反应在显示器的画面上，根据画面信息，通过触摸屏或轨迹球可以对系统进行操作，分屏器将工控机输出的屏幕信号扩展为两路，分别送至两个显示器同时显示，大显示器用于运行人员的监视与操作，小显示器用于维护人员的调试，工控机采集的各种信息与画面内容，也可由打印机输出。

本系统中上位机选用INTEL 586/166工控机，16M内存，1.2G硬盘Windows 98 平台CRT21英寸。

23019303.doc 第 3 页共 19页系统组成框图:1.2.2 主控单元包括主PLC、从PLC、信号调理板。