1、200 MW锅炉安全门情况
兴泰发电有限责任公司总装机容量1 350MW，共有6台200 MW机组(机组编号为#4～#9)，投产日期在1985～1992年间。#4～#7锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG670/149 -9型超高压、露天、一次中间再热、单汽包自然循环蒸汽锅炉；#8、#9锅炉为东方锅炉厂生产的DG670/13.7 -8型超高压、露天、一次中间再热、单汽包自然循环蒸汽锅炉。
6台锅炉的压力保护有对空排汽和安全门保护，以保证锅炉容器的安全运行。每台炉设计有过热器和再热器对空排汽装置各l套，都是由同样的串联电动门组成。安全门压力保护设计有机械安全门保护；为防止机械安全门保护误动和拒动，又在机械安全门保护的基础上设计了一配一的电气安全门保护（电气保护定值略低于机械保护定值）。为防止机械安全门拒动，电气安全门保护中设计了打开电磁铁，以协助机械安全门打开；为防止机械安全门误动，设计了关闭电磁铁（正常运行时长期带电），同时协助机械安全门恢复时可靠的回座。每台锅炉安全门保护共有：2套汽包压力保护、2套过热器压力保护、4套再热器保护（#8、#9炉为6套再热器保护），每套机械安全门所配的电气保护都是由同样的继电器、机械万能开关、机械电磁阀门等部分组成，工作原理完全相同，．全公司共计有52套安全门保护。
锅炉在正常运行时，安全门的启座电磁铁是不带电的，回座电磁铁带电，主要是防止机械安全门误动作。当由于某种原因使锅炉容器压力严重高于额定运行值时，运行人员首先打开对空排汽装置进行降压，以使容器压力降低；当锅炉容器压力高于安全门保护定值时，启座电磁铁立即带电，同时回座电磁铁失电打开机械安全门使容器压力很快降至安全范围内，以恢复锅炉的安全运行，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
1.1 电气安全门保护的组成
每套电气安全门保护都是独立组成和运行的，组成原理也完全相同。整套回路全部采用直流电源供电，只是由于保护容器压力等级的不同其回路的部分器件的容量不同而已，如图l所示。其中压力信号的监测采用传统的电接点压力表，保护装置采用常规继电器、机械开关等硬线联接，执行部分为电磁线圈。
1.2电气安全门保护的功能
当所保护的压力容器压力超过其安全运行允许值时，使相应的安全门启座电磁铁带电吸合，打开压力机械脉冲门，从而快速地使压力容器泄压至安全压力下，使压力容器恢复到正常运行压力下运行；当压力容器的压力下降至安全值时，使相应的回座电磁铁带电吸合，关闭压力脉冲门而使容器投入正常运行状态。
整套电气保护的逻辑原理如图2所示。
保护正常运行时1J中间继电器、1CJ接触器及启座电磁铁不带电，2CJ接触器带电，回座电磁铁通过分压长期带电，此时安全门是关闭的。此时保护开关处于自动位置。
当所保护的压力容器压力超过其安全运行允许值时，电接点压力表的高接点接通，启动保护装置的1J中间继电器，1J中间继电器联锁相应的1CJ接触器，使相应的安全门启座电磁铁带电吸合，打开压力脉冲门，从而快速地使压力容器泄压至安全压力下；在1J中间继电器吸合的同时，2CJ接触器断电，使相应的安全门回座电磁铁断电，同时允许安全门打开泄压。当压力容器的压力下降至安全值时，电接点压力表的低接点接通，启动保护装置的2J中间继电器，2J中间继电器吸合后断开1J中间继电器，从而使相应的1CJ接触器失电，使2CJ接触器带电，也就使相应的启座电磁铁失电，使相应的安全门回座电磁铁带电吸合，从而关闭压力脉冲门，使压力容器恢复正常运行状态。当保护自动状态失灵时，可将保护开关切至手动打开或关闭位置，使1CJ或2CJ吸合，达到及时打开或关闭脉冲安全门的目的。
2、电气安全门保护存在的问题
该保护随机组投运以来，由于保护装置本身存在着设计方面的问题，曾多次发生过保护的误动和拒功。虽没有对设备安全运行造成重大影响，但也造成了不小的经济损失。仅安全门保护误动一项，每年造成异常超过17次。从对保护回路进行分析不难发现，整套保护装置存在以下几个方面的问题：
a．压力信号采集装置采用的是传统的电接点压力表，且取用信号为一取一方式，电接点压力表由于受环境（如冬天表管冻结）及本身质量的影响，极易误发压力高信号，致使安全门保护误动。
b．保护装置全部为直流控制装置，采用传统的继电器硬线结构、回路复杂且接点接通不可靠、直流接触器及电磁铁长期带电易烧毁、回路设计功能不完善等原因使保护频繁出现误动及拒动现象。
c．由于设计中没有考虑到电气保护控制电源和电磁铁动力电源之间的隔离，而且无后备控制手段，因此一旦由于某种原因造成直流电源消失，使回座电磁铁失电，也极易造成保护的误动。
3、安全门电气保护改造方案
3.1对硬件方面的改进
首先是减少保护装置复杂的硬件结构，选择性能可靠的硬件器件，以增加保护的可靠性。为此采用了可编程序控制器(PLC)及高性能的操作开关和继电器，将每台炉所有安全门保护全部纳入一套PLC中。
采用PLC，通过软件来实现其逻辑功能，从而代替了复杂逻辑的硬线联接。不仅如此，通过PLC还可以设计出许多较强的保护功能。为此研制了以OMRON200为核心的锅炉安全门保护装置，并将原保护中由直流控制和驱动改为由交流不停电电源进行控制，由直流电源进行驱动。这样就可以将原保护中的直流元器件改为交流元器件，为此选用日本富士交流接触器做为驱动电磁铁的动力开关来代替原来的直流接触器，这是因为长期带电的直流动力接触器质量不过关，易烧坏，极易引起保护的误动。选用瑞士eao开关做为手动、自动的操作开关，选用可长期带电的电磁铁做为安全门关闭用的长期带电线圈。这样改造后的回路元器件由原来的13件变为8件，极大地简化和优化了保护回路，因而装置的安全可靠性大大提高。
3.2对逻辑功能软件的改进
由于电接点压力表指示醒目、结构简单、便于检查及价格低等因素，故保持使用。在每套安全门保护信号输入回路增加2块电接点压力表（压力信号独立采样），也可以和同套保护共用压力表，采取三取二的方法代替原来的一取一信号输入。为防止其中任一块压力表发生误动现象，增加了各路采集信号的热工信号报警监视。这样就减少或杜绝了由于压力表误发信号而发生的安全门保护误动现象，增加了保护的可靠性。
首先通过PLC实现压力信号的三取二功能，再将3个输入信号逻辑“或”输出1个“压力表异常”报警信号，以提醒运行人员的注意。此信号不但表示真实的压力高报警，而且也反映了压力信号误发报警，当3块压力表中的某一块误发信号时，运行人员都会及时判断并进行相关的处理。
根据保护逻辑功能不难发现，正常时回座电磁铁是长期带电的，只有当启座电磁铁带电时回座电磁铁才失电，也就是说它们之间是“非”的关系，因此用启座电磁铁接触器的常闭接点去驱动回座电磁铁接触器，仅对启座回路进行保护的逻辑设计就完全可以达到要求，从而省略了许多中间环节，也增加了保护的可靠性。
利用PLC的软件功能简化、优化原保护逻辑功能，从而使简化后的保护逻辑简单明了、安全可靠。简化后的逻辑功能如图3。
3.3对手动控制回路的改进
为了避免采用一套冗余的PLC后，因PLC电源消失或装置本身的问题而导致出现所有安全门保护拒动现象，将所有安全门的手动启回座控制从PLC中分出，单独组成互不相关的手动控制回路，且每套保护的手动控制电源均单独取用，各电源之间采取保护隔离措施，每路电源均设有电源监视。这样运行人员可通过手动操作实现对锅炉压力容器的保护，即使其中某套保护瘫痪，也不会影响其它保护的运行。
4、实施效果和结论
1999年，热工分场充分利用各机组的小修或大修机会，对全公司52套安全门保护进行了改造，效果十分明显。1999年改造之中，安全门保护误动异常仅为1次；2000年，该保护未出现一次误动现象。总之，采用PLC．再辅以必要的外围及监控设计对锅炉安全门进行改造，可使保护的可靠性得到很大的提高，而投入非常之少，富通新能源不但生产销售生物质锅炉，而且还大量销售木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，生物质颗粒燃料主要供生物质锅炉燃烧使用。
