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mfssemp灭火保护说明书2

MFSSEMP增强型锅炉安全保护装置

技术使用说明书

（第二版）

北京东电松和自动化技术有限公司

中国·北京

前言

随着国民经济的迅速发展，电力部门的安全生产显得越来越重要。

原水电部与能源部多次下文，重申火电厂各机组必须加装锅炉灭火保护装置。

为此，自1988年起，受东北电管局委托，东北电力学院先后研制了MFSS-A系列、MFSS-B系列、MFSS-C系列、MFSS-P系列、MFSS-EN系列、MFSS-EM系列微机锅炉安全监视保护装置，并通过了水电部生产司的技术鉴定。

该类产品是用于发电厂锅炉燃烧运行的安全监控及保护装置，是防止锅炉灭火及出现其他危及锅炉安全因素的重要保护措施，现在已经成功地应用于全国27个省、市、自治区的90余家大型电厂，投入运行达390余台，有力地保障了电厂的安全生产，并取得了巨大的社会效益和经济效益。

该装置近年来先后荣获1991年能源部科技进步三等奖，被列入1991年度国家级重点新产品计划，并获得了《一九九一年度国家级重点新产品证书》；荣获了能源部科技进步奖以及国家专利奖。

在国家发改委2004-03-09发布了（2004-06-01实施）中华人民共和国电力行业标准《电站煤粉锅炉炉膛防爆规程》（DL/T435-2004，代替原来的DL435-1991）中又对灭火保护功能做了很多详细的强制性的规定。

为了符合新的规程，我公司将MFSS-EMB型灭火保护软硬件系统做了升级，新型号定型为MFSS-EMP增强型锅炉安全监视保护装置。

新系统无论从内部电路的设计，还是从整机总体工艺设计，均采取多种有力措施，大大加强了系统的可靠性；软件逻辑也根据新规程重新做了优化，同时也增加了许多重要管理功能。

通过完善的生产过程控制，使此类装置性能提高到了一个新的水平，以满足不断发展的现场的需要。

为了向广大用户较系统地介绍MFSS-EMP系列装置，我们编写了这本说明书。

该说明书由刘书明、麻定军编写。

由于时间较仓促，定有一些不妥之处，希望广大同行予以指正。

编者2005.01

1概述………………………………………………………………….5

2技术规范…………………………………………………………….6

3MFSS装置结构……………………………………………………..7

4基本功能原理及逻辑框图………………………………………….10

5梯形图原理图……………………………………………………….19

6人机交互…………………………………………………………….23

7安装调试…………………………………………………………….31

8检查维修…………………………………………………………….51

9供货范围及技术服务……………………………………………….52

10附表负压定值确定方法…………………………………………..56

11附图面板布置图………………………………………………….60

12附图后插子接线图……………………………………………….61

13附件由我院编写东北电管局发布实行的灭火保护运行规程…..66

！

使用注意事项：

1。

主机切除电源后，若重新通电，应等待五秒钟后接上电源，以防止机内开关电源损坏。

2。

信号端子插头与主机连接时，必须确认所插插座位置正确，错误连接将造成系统不能正常工作。

3。

若因故拆卸机内插板及模块，应断电后拔出。

重插时，必须确认插板位置正确，并且确认主机电源已切除。

4。

主机电源保险管容量为2安培。

本说明书只提供基本功能介绍，未能全面包括各厂对设备使用情况。

实际操作如有与本说明书不同的功能，请以技术协议书及随机文档为准。

1概述

MFSS系列锅炉炉膛保护装置是我们研制和生产的锅炉炉膛安全保护装置，经过十余年现场运行的考验，吸收了广大用户提出的宝贵意见，又容纳了近年来的最新技术，我们对MFSS系列产品进行了全面的改进，改进后的产品更名为MFSS-EM系列。

EM系列产品是在原MFSS系列产品基础上进一步改进、完善的升级产品，对原MFSS系列产品从性能、接点、结构、尺寸上全面兼容。

其中EMP系列采用先进和成熟的可编程工业控制器作为主机，使装置不仅技术新、功能强、可靠性高，而且编程灵活，操作方便，维护量小，易于掌握（普通司炉工看过说明书就可以学会使用），并且根据最新的2004版《电站煤粉锅炉炉膛防爆规程》设计了最新的逻辑功能。

本系列产品还采用了先进的16位单片微型计算机进行数据处理并提供人机界面，并可将数据外传，从而使装置在功能上更加完善。

本装置是一套双主机系统，不仅当锅炉发生诸如灭火等危及锅炉安全的故障时能自动跳闸停炉外，而且可以在故障发生前出现各种不安全因素时能及时地自动报警；停炉后还可以利用微机的智能和记忆作用进行事故追忆，打印出停炉原因、MFT动作时间及过程、故障原因、MFT动作时的各种开关量状态、事件顺序记录以及停炉前4分钟和停炉后1分钟内的炉膛压力及火焰变化曲线（需单独定制）等；所有记忆数据还可外传至普通计算机进行更加方便、直观、可靠的显示、打印和存盘（需单独定制）。

在锅炉正常运行时，不仅可以实时模拟显示出炉膛各部位火焰燃烧强弱及变化以及各种有关运行参数的情况，还可以随时招唤打印当时输入到装置中的各种开关量状态、5分钟之内的火焰燃烧曲线，以及检查和修改某些定值等。

此外，本装置还备有相当完善的自检功能，当装置本身出现异常时能自动报警，以便于及时排除。

本系列产品型号及其适用范围等见表1-1。

表1－1产品型号及其适用范围

序号

型号

适用范围

火检器数量

1

MFSS-EMP8

220吨及以下锅炉

8支

2

MFSS-EMP12

中储式四角喷燃锅炉（410T/h）

12支

3

MFSS-EMP14

直吹式六角喷燃锅炉

14支

4

MFSS-EMP16

中储式四角喷燃锅炉（670T/h）

16支

2技术规范

1）电源电压：

AC，220V＋10％－15％，50/60HZ

2）瞬间电源故障：

10ms（瞬间电源中断如不超过10ms，仍可正常工作）

3）抗干扰能力：

1000V，1μs

4）抗震强度：

16.7HZ，3mmp-p

5）主机周围温度：

0～50℃

6）环境湿度：

10～95％RH

7）环境空气：

无腐蚀性气体

8）火焰检测器周围温度：

－55℃～＋125℃

9）火焰检测器灵敏度：

6～8nmA/mm2

10）火焰检测器工作波长：

400～1100nm

11）火焰检测器响应时间：

10－3～10－6s

12）模拟量采样输出分辨率：

4.9mV

13）开关量事件顺序记录分辨率：

50ms

14）开关量事件顺序记录次数：

200次

15）事故追忆时间：

事故前4分钟，事故后1分钟

内置8MFLASHRAM可记录30次动作，30次复位，30次快速吹扫，30次保护投退，30次火焰保护投退，便于事故后分析及对运行人员的考核。

16）输入技术规格：

模拟输入8、12、14、16路，0～500mV，4～20mA

开关量输入32路

键盘11只键

17）输出技术规格：

开关量输出2路MFT6路告警16路信号输出

继电器接点8路，AC220V，5A

16路DC30V0.3A

针式打印机1台

液晶显示128×64点（4×8汉字）不用再记忆原来各种数字代码，直接汉字交互。

发光二极管（火焰强度显示）8、12、14、16×8路显示更精确

8个首跳灯，8个吹扫灯，4个报警灯，4个吹扫灯。

18）耐压：

1500V1分钟

19）MFT条件：

10个（可增减）

20）吹扫条件：

6~10个

21）主机尺寸：

长×宽×高＝535×376×176（mm）

22）主机重量：

22kg

3系统和装置结构

3.1系统结构

图3-1MFSS-EMP锅炉炉膛安全保护系统示意图

MFSS-EMP锅炉炉膛安全保护系统由MFSS-EMP系列装置和火焰检测器，压力取样器，压力检测仪表箱等组成。

图3-1示出该系统的配置情况示意图，其中火焰检测器设有8（12、14、16）只，分别检测油枪火焰和炉膛火焰，每只都有自己的独立探头、光电池（光电变换器）和冷却风系统。

冷却风系统的风源，一般取自送风机母管，必要时应另设冷却风机及其控制柜（见7安装调试部分）。

3.2装置结构硬件框图

MFSS-EMP装置的硬件结构，包括主机和打印机，而主机的主要部分（核心元件）为可编程控制器和单片微型计算机。

图3-2示出MFSS-EMP锅炉炉膛安全保护装置的硬件结构框图，表3-1列出框图中各基本组成元件的功用及其简要说明。

打印绘图

外传数据

图3－2MFSS-EMP系列锅炉炉膛安全保护装置硬件框图

表3－1MFSS-EMP装置硬件结构的简要说明

序号

名称

用途

简要说明

①

火焰

检测器

将炉膛火焰光强的变化转换为电信号的变化

（1）转换原理

透镜聚焦

光电转换

光纤传送

火焰光光电

（2）硅光电池的转换特性

（ａ）硅光电池光谱响应特性

（ｂ）硅光电池输入特性

（λ）—入射光波长（γ）—入射光光强

（3）优点

*可准确反映光强变化（见硅光电池输出特性）；

*硅光电池温度特性稳定，且可耐一定的高温。

②

逻辑处理单元（简称PLC）

用于产生本装置所具有的各种主要功能，是本装置的核心部件

（1）直接采用日本欧姆龙或德国西门子公司的可编程控制器（简称PLC）构成。

（2）具有逻辑判断、算术运算、计数、定时、记忆存贮功能。

可直接实现顺序控制，条件控制和实时连续自动控制

（3）特点：

*I/O均有光电隔离，抗干扰能力强

*内有微处理器，但使用人员不需掌握汇编语言和高级语言，可直接用“梯形图”编程（参见以下），不用开发系统，使用方便。

*在需要增删或修改某些功能时，不必改动硬件仅需通过“编程器”修改即可，使用与维护方便。

*I/O点数可以扩充（最大可达196点），I/O方式可任选，例如，输入可以是任何开关量和模拟量，输出可以是继电器触点、双向可控硅、晶体管输出，输出触点可以直接带AC220V2A负载。

*PLC内附计数器/计时器各16个，均可计数1－9999次，计时0.1～999.9S。

*运行程序1000～2000步，内有输出线圈100～200点，并且具有主控制线圈、锁存线圈、转移线圈、步进线圈、触发器和移位寄存器等功能。

③

模拟信号处理单元

将来自模拟输入的各种信号进行处理，如对某些信号进行放大并转换为电平信号等

处理后的信号：

送往逻辑处理单元和数据处理单元，进行逻辑分析判断和运算；并送往数据缓存区以存贮一段时间的实时数据并不断刷新，以供越限报警，故障跳闸和故障以及平时随机显示并打印各种运行参数的变化曲线时使用。

④

继电器输出单元

用作装置的执行机构

（1）直接执行由逻辑处理单元（PLC）和数据处理单元（MC）发来的指令；

（2）担负MFT（主燃料跳闸）任务；执行紧急停炉和发信号等，如切排粉机、燃油主电磁阀、给粉机等；去热工光字排报警；输出到DCS、无纸记录仪等的数字量信号，该信号可重新编码重新定义。

（3）备有可直接输出容量为AC220V5A的触点8对。

⑤

信号显示单元

通过面板给运行人员以灯光显示

（1）模拟显示火焰强、中、弱等燃烧情况；

（2）事故跳闸及事故首次跳闸记忆信号；

（3）吹扫条件是否满足；

（4）正常运行工况和越限报警；

（5）自诊断报警和保护投退信号。

⑥

单片微机单元（简称MC）

数据处理，人机交互界面及事故追忆

采用新式16位单片机

⑦

打印机

打印和绘图

1）采用u40汉字针打印机；

2）打印各种开关量和绘制各种模拟量变化曲线如火焰燃烧强度变化曲线，炉压变化曲线，水位变化曲线等；

3）可随机召唤打印和事故追忆打印。

4基本功能原理及其逻辑框图

4.1设定基本功能的依据

1）根据我国有关锅炉安全运行规程并参考美国国家安全与防火协会颁布的有关标准。

2）在保证安全可靠的前提下力求简化。

3）结合各型号装置对应的具体情况。

4）为实际应用留有余地，即根据用户具体要求，对基本功能可作相应的增删或修改。

4.2基本功能原理及其逻辑框图

4.2.1MFSS-EMP型逻辑综述

图2为MFT跳闸条件及首次跳闸原因记忆逻辑框图，图的左侧为MFT跳闸条件，该逻辑是当8~10个威胁锅炉机组安全运行的紧急情况出现时，发出MFT跳闸信号，去动作相应的设备，切断进入锅炉的燃料，进行紧急停炉。

图2中对炉膛压力信号均采取“三取二”逻辑处理，并加入延时，以提高信号动作的可靠性，对火焰信号采取每一层“四取三”逻辑处理，对层与层之间采取与逻辑处理，并加入4秒延时判别，以提高对火焰信号处理的可靠性。

加入“给粉证实”的目的是为了区别正常停炉状态与故障灭火状态，以保证在燃料存在的情况下失去火焰MFT才动作。

加入“负压证实”（负压告警）信号的目的是为不同锅炉设备运行条件不同而设置的。

4.2.2.1主燃料跳闸功能（MFT）

锅炉在运行中，当发生危及锅炉安全的情况之一时，实行紧急停炉，即实行主燃料跳闸。

主燃料跳闸的条件如下（跳闸条件可定制，各逻辑条件的延时时间可变化，为保证系统可靠运行，该时间只能有我公司技术人员通过程序调整。

）：

（1）炉内无火；

（2）炉膛正压越限；（3）炉膛负压越限；（4）燃料中断；（5）手动MFT；（6）送风机全停；（7）引风机全停；（8）水位越限；（9）燃烧风量低；（10）厂用电失去（或者给水泵全停可选）。

以下分述上述各条件的功能原理及其逻辑框图。

1）炉膛灭火

逻辑框图示于图4-1。

1#油枪火焰

2#油枪火焰

3#油枪火焰

4#油枪火焰

（5#）油枪火焰

（6#）油枪火焰

1#炉膛火焰

2#炉膛火焰

3#炉膛火焰

4#炉膛火焰

5#炉膛火焰

6#炉膛火焰

7#炉膛火焰

8#炉膛火焰

任意一台给粉机运行

≥3

（≥4）

延时t

＆

≥3

≥3

图4-1炉膛灭火跳闸逻辑原理图

由图4-1可见，灭火条件为每层火焰4只中至少有3只灭火（3/4逻辑，当一层有六只火检时则使用4/6逻辑），则认为该层火焰失去，当失去所有层火焰且有任一台给粉机在运行时则判断为灭火（可设置为负压证实）。

灭火逻辑成立后，经过一定延时后去跳闸。

延时时间出厂缺省设置为3秒。

2）炉膛正（负）压越限

炉膛正压高和炉膛负压低的跳闸逻辑均相同，逻辑原理是3中取2，即2/3逻辑。

2/3逻辑成立后，亦取一定延时去跳闸。

延时时间出厂缺省设置为正压1秒，负压2秒。

1#炉膛压力高

2#炉膛压力高

3#炉膛压力高

≥2

延时t

1#炉膛压力低

2#炉膛压力低

3#炉膛压力低

≥2

延时t

图4-2正负压越限跳闸逻辑

3）水位越限跳闸逻辑

如图4-3所示，水位越限分高低两种情况，在水位变送器（或者水位计）正常时采用三取二逻辑；在有一点水位测量异常时，剩下的两点采用二取一逻辑；当有两点水位测量异常时，剩下的一点采用一取一逻辑。

具体逻辑如下，延时时间出厂缺省设置为10秒，（跳闸延时延时时间可根据高低异常或者变送器状态的不同分别设置不同的时间）。

（设备标准出厂配置为水位信号全部是开关量输入，水位变送器监测系统提供变送器好坏状态信号给保护装置。

特殊定制的本装置可接受变送器电流信号，并可提供变送器监测管理子模块，具体可与我公司技术人员联系。

）

1#水位低

2#水位低

3#水位低

≥2

延时t

2#水位低

3#水位低

1#水位变送器故障

≥1

延时t

&

1#水位低

3#水位低

2#水位变送器故障

≥1

延时t

&

1#水位低

2#水位低

3#水位变送器故障

≥1

延时t

&

1#水位变送器故障

2#水位变送器故障

3#水位低

&

延时t

&

1#水位变送器故障

3#水位变送器故障

2#水位低

&

延时t

&

2#水位变送器故障

3#水位变送器故障

1#水位低

&

延时t

&

1#水位高

2#水位高

3#水位高

≥2

延时t

2#水位高

3#水位高

1#水位变送器故障

≥1

延时t

&

1#水位高

3#水位高

2#水位变送器故障

≥1

延时t

&

1#水位高

2#水位高

3#水位变送器故障

≥1

延时t

&

1#水位变送器故障

2#水位变送器故障

3#水位高

&

延时t

&

1#水位变送器故障

3#水位变送器故障

2#水位高

&

延时t

&

2#水位变送器故障

3#水位变送器故障

1#水位高

&

延时t

&

图4-3水位越限跳闸逻辑

4）燃料中断跳闸逻辑

全部给粉机停

（全部排粉机停）

燃油阀关

&

延时t

&

图4－4燃料中断跳闸逻辑

可根据现场需要加入排粉机停信号，如图4-4所示，当给粉机全停或者排粉机全停（出厂缺省设计为给粉机全停），与此同时燃油总电磁阀又全关时，则燃料中断跳闸逻辑成立。

延时时间出厂缺省设置为4秒

5）手动MFT

手动MFT为人为地操作停炉。

由于该项操作事关重大，为防止误操作或误碰造成意外跳闸，特设两个按键，必须同时按下此二键时方能输出跳闸指令（如图4-5所示）。

1#手动按键

2#手动按键

＆

图4－5手动MFT跳闸逻辑

6）引风机和送风机全停跳闸逻辑

二者情况类似，如图4－6所示。

甲送风机停

乙送风机停

＆

甲引风机停

乙引风机停

＆

图4-6送引风机全停跳闸逻辑

7）厂用电失去跳闸逻辑

6KV厂用电失去

400V厂用电失去

≥1

延时t

图4-7厂用电失去跳闸逻辑

厂用电失去逻辑可根据各厂具体情况再做调整，定货时请及时与我公司技术人员说明。

延时时间出厂缺省设置为3秒。

该功能在装置配备UPS电源系统时才能可靠完成。

8）燃烧风量低跳闸逻辑

风量小于30%

延时t

图4-8厂用电失去跳闸逻辑

9）跳闸执行逻辑

炉膛压力高

炉膛压力低

送风中断

引风中断

水位异常

燃料中断

手动MFT

燃烧风量低

厂用电失去

炉膛灭火

吹扫完成

≥1

S

R

≥1

停给粉机（给煤机）

停排粉机（磨煤机）

关燃油总电磁阀

图4-9跳闸执行逻辑

图中两个开关分别是保护开关和火焰保护开关

4.2.2.2事故首次跳闸记忆逻辑

为便于事后事故分析，本装置具有首次事故跳闸原因记忆的功能，即将第一个引起MFT动作的原因记忆下来，不管其后是否还发生了其它可能引起跳闸的原因。

逻辑图示于图4-10。

图4－10首次跳闸记忆逻辑框图

由图4-10可见，当有某原因首先跳闸时，右上部的或门翻转输出“0”，闭锁了所有“与”门（图中左部第一列逻辑门），使其它跳闸原因不可能引起动作，而首先动作的第一个跳闸原因在动作后经双稳触发器实行自保持，输出信号灯亮，这一情况将一直保持到MFT复归后，双稳触发器重新置位时为止。

由于新规程要求的跳闸条件较多，送风中断和引风中断共用一个灯“送引风中断”，手动MFT和燃烧风量低共用一个灯“手动及其它”（新增的其它MFT条件也将使用这个灯），具体首跳原因将用汉字显示在液晶上，因此“送引风中断”“手动及其它”首次跳闸记忆灯亮时，请务必观察液晶显示的具体跳闸原因。

4.2.2.3炉膛吹扫逻辑

事故停炉后和点炉前要吹去炉膛和烟道内可燃积尘和气体，以防止点火时引起爆燃。

吹扫条件如下：

（此条件可根据现场更改）

（1）燃料中断，

（2）送风机正常运行，（3）引风机正常运行，（4）二次风门打开，（5）给水泵正常运行，（6）水位正常，（7）油压正常，（8）炉内无火，（9）MFT未复归。

当上述所有吹扫条件均满足时，“允许吹扫”指示灯点亮（参见图4－11），此时按下“吹扫启动”按钮即进入吹扫进行过程，一般经定时5分钟吹扫完毕，“吹扫完成”指示灯亮，并解除MFT跳闸执行指令，从而使跳闸输出继电器复归，MFT动作指示灯熄灭，MFT复归灯亮，首次跳闸原因记忆灯熄灭。

锅炉进入可点火再起炉状态。

如果在吹扫过程中尚未到达定时前，吹扫条件中有任一条件破坏，则吹扫过程自动中止并发出“吹扫失败”声光信号，直到吹扫条件重新达到完全满足时，才能重新进行吹扫，以保证吹扫得以彻底进行。

图4-11炉膛吹扫逻辑

4.2.2.4报警逻辑框图

图4-12所示为报警逻辑框图，从逻辑图中可见共有5种报警逻辑。

1.燃烧不稳报警

通过拨码开关可分别设定四个不同等级的火焰发暗报警值，用以正确反应不同锅炉的燃烧工况，以适应现场运行人员的需要。

设置KB开关的目的是为了适应在不同现场低负荷时的需要选择负压证实或者给粉证实。

2.压力低告警。

3.压力高告警。

4.节点故障告警

节点故障告警是始终对6个压力开关进行在线自检，若发现某一压力开关出现故障时，延时15秒后发出节点故障报警，消除事故隐患。

5.探头故障报警（仅适用于4-20mA探头机型）

当某一火焰探头出现故障时延时5-10秒钟后由液晶显示故障的确切位置。

图4-12报警逻辑框图

4.2.2.5事故追忆及动作顺序记录逻辑框图（需单独定制）

图4-13所示为事故追忆及动作顺序记录逻辑框图。

图4–13事故追忆及动作顺序记录逻辑框图。

5梯形图原理

5.1梯形图的作用

梯形图是一种用类似电路图的形式表达的逻辑图，它是PLC机赖以工作的程序。

利用特定的图形符号（在PLC机中即为编程语言）把控制逻辑图“翻译”为梯形图的工作，即PLC机的程序设计或称编制程序。

它的特点是：

a）在编程中所使用的语言即梯形图语句（梯形图中的图形符号、数字、功能编码）以及所有编程过程中所使用的操作语言（如监控、检索、存入、调出、删改等）均表示在编程器的按键上。

B）编程中的梯形图可在专用的屏幕上显示，便于检查和调试。

由此可见，梯形图乃PLC机用来实现顺序控制，逻辑控制和实时连续自动控制的基本软件。

用梯形图编程的方法非常简单，具体可参看相应的PLC使用手册。

5.2梯形图的编制（PLC机程序设计）

由前述可见，梯形图的实质即逻辑图，仅表达形式不同而已。

由于梯形图同逻辑图有完全对应的关系，因此，在编制梯形图即对PLC编程的时候，不妨首先画出逻辑图（即先设计出逻辑图），然后再把它“翻译”成梯形图。

表5-1以MFSS-EMP型装置中PLC为例以相互对照的形式示出基于前章所述的部分逻辑图编出的梯形图。

（仅供学习参考，和产品无对应关系）

表5-1MFSS-EMP型装置逻辑图同梯形图的对应关系（部分）

序号

基本功能

逻辑图

梯形图

备注

（1）

灭火跳闸逻辑

油枪灭火逻辑3/4（4取3）

炉膛灭火逻辑3/4（4取3）

T为灭火逻辑的延时

（2）

燃料中断

跳闸逻辑

X20－燃油电磁阀关断信号

X17－排粉机全停信号

－｜｜－只在有正跳变时才