浅析#5、6机组火检冷却风机电气控制回路优化

摘  要：针对某厂生产的FBC—100427火检冷却风机电气控制部分的特点，将智能式保护器使用于控制和电气保护中，弥补了继电器电气控制部分的不足，保护了电动机，减少了电机烧坏故障的发生。同时将逻辑回路由硬接线改接到主机DCS系统进行逻辑控制，简化了控制回路，提高了逻辑保护的准确性和可靠性

关键词：热继电器（机械式）；电动机综合保护器（智能式）； 中间继电器； DCS控制方式

0  引言

公司#5、6机组的火检冷却风机采用的是某厂生产的FBC—100427火检风机。电机转速：2920 r/min、风机转速：2915r/min、工作温度：40℃、电机功率 15KW、电机额定电流27.7A。控制箱安装在锅炉电梯的三楼。电控部分采用的是传统的继电器控制方式。火检冷却风机在锅炉系统中具有极为重要的作用，冷却风机就地吸风，把冷却空气送入环形母管，然后分接到各个火焰检测器探头的冷却风口，对火检探头进行降温，防止探头因温度过高发生损坏。结合智能型电动机综合保护器的特点对火检冷却风机的电控部分加以改造，经过优化可以减少电动机损坏的故障，保护了电动机，同时将逻辑回路由继电器控制改成DCS控制，提高了重要辅机火检冷却风机统的稳定运行水平。

1 继电器控制方式

1.1工作原理

继电器控制是采用硬接线来实现的，它是利用继电器机械触点的串联或者并联及延时继电器的滞后动作等组合形成的控制逻辑，其连线多且复杂，体积大、功耗大，系统构成后想改变或者增加功能较为困难。另外继电器的触点数量有限，所以继电器控制系统的灵活性和扩展性受到了一定的限制。从控制箱面板上的开关可以看出，两台火检冷却风机电机有4只按钮和4只转换开关进行控制，在低压控制中按钮和转换开关称为主令电器，运行中因按钮和转换开关的接点的接触电阻变大，容易造成火检冷却风机的启停故障。

       火检冷却风机就地控制箱

1.2 工作方式

在继电器控制回路中当电源接通时电路中所有继电器都处于受制约状态，即应吸合的继电器应同时吸合，不应吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。

1.3 继电器的控制速度

继电器控制系统是依靠机械触点动作来实现的。工作频率低、触点的开关动作一般在几十毫秒左右，且机械触点会出现抖动的现像。

1.4 可靠性和可维护性

由于继电器控制系统使用了大量的机械触点，连接线多，触点开闭时也存在着机械磨损，电弧烧伤等现像，触点寿命短。在故障检查具有检查时间长、费时、费力、接线复杂、故障不方便查找等缺点。每台锅炉的火焰检测冷却风系统设2台离心式风机，机组正常运行时1运1备。在运行和备用方式上采用了转换开关进行切换，运行和备用风机的按钮有一对常开和一对常闭，常开用于启动风机、常闭用于备用风机的联锁，发生启停故障时更换接点容易造成运行中的冷却风机发生跳闸，无法联启备用冷却风机。

就地控制箱图

1.5继电器控制方式的保护功能

继电器控制方式的保护功能，对于电机类负载主要有以下几种保护：1、过载保护通过热继电器实现，热继电器作为传统的低压电动机的过载保护。目前低压电动机的保护多采用智能式电动机综合保护器，在可靠性和可维护性是比热继电器准确可靠。

2、短路保护是通过装在抽屉内的塑壳开关实现。常用型号为施耐德NSX100+MA系列塑壳开关。

2 智能型电动机综合保护器

2.1 智能型电动机综合保护器的组成

智能型电动机综合保护器的整体系统由信号处理单元、中央处理单元、人机界面、通讯接口模块等组成。常用型号为东大金智LPC－3532系列电动机保护器。

2.2 智能型电动机综合保护器的保护功能

智能型电动机综合保护器的保护功能比较全面，常配有过载保护、堵转保护、三相电流不平衡保护、断相保护、欠载保护、欠压保护、起动超时保护等。可以对拖动负载的电机提供较为全面的保护功能。减少电机损坏的故障的发生。

2.3 智能型电动机综合保护器的接线特点

智能型电动机综合保护器的接线比继电器接线方式具有简单、可靠的特点，它集成了继电器回路中的多种元器件、如主令电器、中间继电器、时间继电器、热继电器等，简化了接线、提高了控制系统稳定性和精确性。

在查找故障时可以从人机接口显示器上调出应内容，对于电压检测、电流检测、DI/DO通道检查、通讯地址等都可以在线查找，故障及报警的动作记录存在EPROM中（是一种断电后都可以保留数据的电脑储存芯片）。更为重要的是智能型电动机综合保护器还可以和PLC、DCS的上位机进行通讯联络，专用的组态软件IFIX、INTOUCH可以将电动机保护器的实时运行数据送至上位机，利于运行人员的调整和监控。

3 DCS控制方式

3.1 DCS控制的特点

DCS是英文DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM的缩写，本意是分布式控制系统方式分散型控制系统。国内称之为集散控制系统，是从其功能来考虑的，既有管理、操作和监视的集中性也有控制和危险的分散性。它具有可靠性高、开放兼容性强、组态灵活、易于维护、控制功能齐全等特点。

3.2 DCS的逻辑控制与继电器接线的比较

DCS的逻辑控制是用专用的组态软进行设计的，简单的如与门、或门、非门、RS触发器等。通过组态软件的设计、联络、组态可方便的进行修改、检查等工作。但继电器接线方式中以上回路或功能全部要通过相关电气元器件通过串联或者并联来实现、之间的联系则通过接线来进行，当控制功能比较复杂、控制精度比较高时接线就比较繁琐、相关器件也比较多，发生故障时查找比较费时费力。

目前低压控制中较为复杂和重要的设备全采用了PLC或者DCS进行控制。在DCS的相关子站中就有专用的模块来进行故障数据的记录和存储，利于检修人员的分析、查找故障，缩短了检查时间，对于故障也可以进行定点、定性分析。

继电器控制与DCS控制性能比较

4 项目实施

4.1  拆除就地电控柜

火检冷却风机的控制箱安装在锅炉电梯的三楼，东侧为A火检冷却风机电机，西侧为B火检冷却风机电机。控制箱安装在两台火检冷却风机的中间，采用的是一只控制箱控制两台火检冷却风机，电源分别取自机组保安段的A、B段。热控部分的火检冷却风机出口压力、火检冷却风机的运行点位、故障点位、联锁开关的状态也在控制柜内进行转接，最后送到相对应的DCS卡件。

4.2  组装新的电源抽屉

新组装了两台电源抽屉，分别安装在机组保安A、B段。智能式电动机保护器采用的是东大金智的LPC－3532－131141系列，目前主厂房低压MCC、PC段上的电动机保护器、测控装置全部采用了统一型号，一方面对于备品备件利于管理。另一方面对调试及定值设定查找分析故障也较为熟悉。

4.3  DCS编程组态

整个火检冷却风机的的控制要完成以下逻辑的编程和组态：

4.3.1 备用火检风机自启动（火检风机联锁投入）

4.3.1.1  运行风机入口滤网差压大于1.0KPa，给出“风机滤网脏”信号，启动备用火检冷却风机，并停止原运行火检冷却风机。（就地控制柜联锁）

4.3.1.2  运行火检冷却风机出口压力低于5.5KPa，联锁启动备用火检冷却风机。（就地控制柜联锁）

4.3.1.3 运行火检冷却风机跳闸，联启备用火检冷却风机。

4.3.2  火检冷却风丧失

4.3.2.1  火检冷却风机全停延时30s锅炉MFT动作。

4.3.2.2  火检冷却风及母管压力低于3.5kPa（3取2），延时90s锅炉MFT动作。

     火检冷却风及母管压力开关

以上逻辑部分，属于低压控制回路的通过就地柜内的硬接线来实现自投、联停、报警、发信号等逻辑。厂家采用的是一只控制箱控制两台火检冷却风机的启动、停止、信号及逻辑控制。回路较复杂、查找故障费时费力。火检风机的电机电流在DCS中没有点位，发生故障时无法调用故障时的电流曲线，在对故障作定性分析时，没有电流曲线和动作记录作为参考。

4.4  调试

在对电源抽屉、热工DCS编程组态完成后进行了系统调试，整个调试部分进行了保护定值输入、就地启停、远方启停、联锁启停、4－20MA电流显示、故障显示、报警记录、分/合位显示等项目。

DCS逻辑图

□ 结论

#5、6机组的火检冷却风机电气部分优化在2023年机组的等级检修中全部完成，运行情况稳定、可靠，弥补了继电器控制方式的不足，将DCS逻辑组态、LPC－3532-131141电动机保护器使用到火检冷却风机控制中，简化了回路、减少了接线、增加电流远传功能，提高了重要设备的稳定运行水平，达到了控制回路优化的目的和要求。

参考文献：

[1] 王进野 《电机拖动与控制》 天津大学出版社

ISBN 9787561826249

[2] LPC系列低压综合保护测控装置技术说明书  

[3] 660MW锅炉运行规程       

作者简介：

季柏臣（1990－），男，亭湖，工程师，主要从事发电厂电气设备管理工作。

注：（作者联系方式：季柏臣，15261997715，0515－82202288，627638754@qq.com，江苏射阳港发电有限责任公司 ，224346）

王志刚（1974－），男，射阳，工程师，主要从事低压电气设备的检修工作。

注：（作者联系方式：王志刚，15851138883，0515－82202270，WCT6488090@163.com，江苏射阳港发电有限责任公司 ，224346）