一起660 MW超超臨界機(jī)組跳閘過程分析

張義昌

(大唐國際呂四港發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇 啟東 226246)

2010-08-04，某廠2號機(jī)組運(yùn)行中由于凝結(jié)水上水主調(diào)門定位器故障，調(diào)門卡在72 %，除氧器水位控制不當(dāng)，導(dǎo)致水位高高保護(hù)動作，聯(lián)鎖關(guān)閉四抽電動門、抽汽逆止門，造成運(yùn)行汽泵失去工作汽源而出力下降，省煤器入口流量低低，鍋爐MFT動作，機(jī)組跳閘。

1 設(shè)備概況

鍋爐采用哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司生產(chǎn)的由三菱重工提供技術(shù)支持的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，型號為HG/26.15-YM3；汽輪機(jī)采用哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、高中壓合缸、反動凝汽式汽輪機(jī)，型號為CCLN660-25/600/600；發(fā)電機(jī)采用哈爾濱電機(jī)廠制造的三相交流隱極式同步汽輪發(fā)電機(jī)，型號為QFSN-660-2。

鍋爐給水系統(tǒng)采用2臺60 % BMCR容量的汽泵和1臺30 % BMCR容量的啟動電動給水泵。小汽輪機(jī)工作汽源為四段抽汽和輔助蒸汽，高壓汽源為再熱冷段。四段抽汽與輔助蒸汽手動切換，低壓汽源和高壓汽源由MEH控制切換。

除氧器上水由主路、輔路和旁路構(gòu)成，主、輔路均采用電動門、調(diào)整門控制，旁路采用電動門控制。主路設(shè)計(jì)調(diào)整容量為100 %，輔路為30 %，旁路為100 %。輔路只在啟停機(jī)低負(fù)荷下參與調(diào)整，機(jī)組在正常運(yùn)行時由主路進(jìn)行除氧器水位調(diào)整；副路不參與調(diào)整。在滿負(fù)荷情況下，除氧器上水主調(diào)節(jié)閥開度在62 %～70 %。

2 事件經(jīng)過

當(dāng)天10:20，機(jī)組負(fù)荷465 MW，水煤比6.7，給煤量200 t/h；A，C，D，E，F(xiàn) 5套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，送、引、一次風(fēng)機(jī)均在自動位。凝結(jié)水走主路，除氧器上水主調(diào)門投自動，水位設(shè)定值2 100 mm，調(diào)門開度53 %，除氧器水位2 080 mm；A凝結(jié)水泵運(yùn)行，電流192 A，凝結(jié)水流量1 040 t/h，B凝結(jié)水泵備用，熱井通過除鹽水箱靜壓補(bǔ)水，水位650 mm；由四抽帶A、B汽泵運(yùn)行，轉(zhuǎn)速分別為4 770 r/min和4 730 r/min，調(diào)門開度41.5 %；省煤器入口流量1 340 t/h，由于MEH汽源切換功能不完善，2汽泵高壓汽源未投入。

10:25:22，負(fù)荷470 MW，除氧器上水主調(diào)門指令53 %，而反饋由53 %開始逐漸變大，A凝結(jié)水泵電流伴隨凝結(jié)水流量及除氧器水位上升緩慢上升，熱井水位緩慢下降，熱井自動補(bǔ)水調(diào)門逐漸開大，省煤器入口流量保持1 350 t/h，基本不變。

10:27:40，除氧器上水主調(diào)門開度指令逐漸減小至0，除氧器上水主調(diào)門開度反饋達(dá)到72 %不動，除氧器水位上升至2 200 mm，除氧器入口凝結(jié)水流量達(dá)到1 666 t/h，A凝結(jié)水泵電流升至220 A，機(jī)組負(fù)荷基本維持不變。

10:28:34，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水泵電流異常，根據(jù)除氧器上水主調(diào)門指令與反饋的偏差，立即解除自動，手動關(guān)小除氧器上水主調(diào)門未成功。

10:28:45，除氧器水位上升至高I報(bào)警值2 300 mm，光字牌報(bào)“汽機(jī)水位異?！?。1 min后，除氧器水位快速上漲至高II值2 400 mm，除氧器溢流閥及事故放水閥開信號同時發(fā)出，直至10:32:22，除氧器事故放水門全開到位，溢流閥實(shí)際未成功開啟。

10:30:30，由于除氧器水位持續(xù)上升至2 450 mm，監(jiān)盤人員將凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)整門解自動后開至18 %，凝結(jié)水泵滿電流運(yùn)行。30 s后由于除氧器水位持續(xù)上升至2 500 mm，故將凝泵再循環(huán)調(diào)門全開，除氧器入口凝結(jié)水流量由1 666 t/h下降至1 554 t/h，省煤器入口給水流量依然在1 350～1 400 t/h之間波動，凝結(jié)水泵電流上升至226 A(額定電流為223 A)。

10:31:06，將除氧器上水主調(diào)門前電動門手動關(guān)至67 %，除氧器入口凝結(jié)水流量未明顯減小。

10:31:48，除氧器水位2 600 mm，高III值保護(hù)動作，四段抽汽電動門、逆止門聯(lián)鎖關(guān)閉。

10:32:20，發(fā)現(xiàn)除氧器水位仍不下降，打開除氧器溢流閥操作端，發(fā)現(xiàn)溢流閥“關(guān)”反饋一直沒有脫開，判斷溢流閥未打開，立即手動開啟溢流旁路門，水位呈下降趨勢。

10:32:25，除氧器水位上升至2 650 mm，關(guān)閉除氧器上水主調(diào)門后電動門。

10:33:20，監(jiān)盤人員預(yù)判凝結(jié)水流量將大幅下降，手動全開除氧器上水副調(diào)門。

10:33:36，除氧器水位開始回落，期間除氧器水位最高上升至2 735 mm。

10:32:46，小機(jī)調(diào)門全開至100 %，小機(jī)出力大幅下降。

10:33:00，A，B汽泵入口流量先后低至180 t/h，汽泵再循環(huán)調(diào)門全開，省煤器入口流量低報(bào)警。

10:33:34，鍋爐MFT保護(hù)動作，機(jī)組解列。檢查發(fā)現(xiàn)除氧器上水主調(diào)門定位器故障。

17:37，更換除氧器主調(diào)門定位器，開關(guān)試驗(yàn)正常后，機(jī)組重新并網(wǎng)。

3 事件分析

縱觀整個過程，此次事故是由除氧器上水調(diào)門定位器故障、調(diào)門誤開誘發(fā)的；是一起在除氧器溢流閥卡澀、除氧器水位保護(hù)設(shè)定不合理、運(yùn)行人員未能及時抑制除氧器水位上漲等綜合因素的作用下，省煤器流量低低引發(fā)的鍋爐滅火跳機(jī)事故。

分析整個過程，凝結(jié)水流量由1 060 t/h非正常上升至1 660 t/h，從10:25異常發(fā)生到10:32四段抽汽電動門關(guān)閉的7 min為此次事故處理的黃金時間。其間，能否及時將除氧器水位控制在正常范圍內(nèi)是事故處理成敗的關(guān)鍵。在此次事故處理中，運(yùn)行人員對除氧器水位采用了如下控制措施：

(1)手動關(guān)閉除氧器上水主調(diào)門。解列水位自動，進(jìn)行手動控制為此次事故處理首選也是最簡單、有效的方法，但在該案例中由于調(diào)門定位器故障，雖有指令但調(diào)門未能動作，所以未能奏效。

(2)就地關(guān)小除氧器上水主調(diào)門前電動門。由于除氧器上水主調(diào)門前電動門沒有“中?！辈僮鞫?，因而在第一時間派人就地關(guān)小除氧器上水調(diào)門前電動門是完全正確的。因?yàn)槔贸跗魃纤{(diào)門前電動門截流調(diào)整，如果能配合擁有35 %流量設(shè)計(jì)的除氧器上水副調(diào)門進(jìn)行微調(diào)的話，不但可以最終穩(wěn)定除氧器水位，而且有一定的抗擾動能力。這是消除此次突發(fā)事件的唯一的也是最有效的途徑。但是由于該電動門與主控室不在同一層操作平臺，人員到位需要一定的時間，并且操作過程中盤前與就地人員需要頻繁聯(lián)系，因此能否為該步操作爭取到充足的時間是此次處理成敗的關(guān)鍵。實(shí)際過程中人員2 min后才到位，此時由于不能采取有效的措施抑制除氧器水位上漲，在人員到位后除氧器水位已經(jīng)接近高III解列值。人員到位后就地關(guān)小除氧器上水主調(diào)門前電動門時經(jīng)驗(yàn)欠缺，且與當(dāng)盤人員聯(lián)系不緊密，67 %的實(shí)際開度并未明顯截流。

(3)開啟凝泵再循環(huán)，分流凝結(jié)水流量。其實(shí)際效果是能夠降低除氧器上水流量100 t/h左右，緩解除氧器水位上升的速度。但是采用該手段后凝泵流量瞬間就超過了設(shè)計(jì)最大流量1 800 t/h，且凝泵已超電流。之后只好關(guān)小再循環(huán)至45 %。

(4)該廠除氧器水位保護(hù)設(shè)定值如表1所示：除氧器水位高Ⅰ值只報(bào)警，不聯(lián)開溢流閥，邏輯設(shè)計(jì)不合理。

另外，除氧器溢流管路按30 %容量設(shè)計(jì)，能放水750 t/h左右，原本如果除氧器溢流閥能正常開啟，足以平衡由于除氧器上水調(diào)門誤開所突增的600 t/h的流量，但由于該調(diào)門內(nèi)漏，手動搖得太緊，致使緊急情況下開啟時，因過力矩而拒動。該閥門不能處于可控、在控狀態(tài)，導(dǎo)致除氧器失去自動放水功能，加之在溢流閥聯(lián)動后運(yùn)行人員未能及時確認(rèn)該閥門的狀態(tài)，使得控制除氧器水位的最直接有效的手段未能奏效。

表1 除氧器水位保護(hù)定值

(5)采取諸多措施未能明顯抑制除氧器水位上升后，在遠(yuǎn)方關(guān)閉除氧器上水調(diào)門后電動門。70 s后，該電動門截流效果開始顯現(xiàn)，除氧器入口凝結(jié)水量開始明顯下降。為了延緩除氧器水位下降速率，運(yùn)行人員在關(guān)閉除氧器上水主路后不久，開啟除氧器上水旁路，但由于此時四抽電動門及逆止門已經(jīng)關(guān)閉，未能及時挽回鍋爐滅火的結(jié)局。

通過對除氧器水位調(diào)整的各種手段進(jìn)行分析比較可以看出，在類似事故處理過程中應(yīng)保持機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定，防止操作人員顧此失彼，宜采用手動調(diào)整除氧器水位的方法。在除氧器水位主調(diào)門高位卡澀的情況下，應(yīng)首先開啟凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)整門，減緩除氧器水位上升速度，同時監(jiān)視好凝結(jié)水泵電流；其次要果斷關(guān)閉主調(diào)閥前或后電動門，投入副調(diào)閥自動，副調(diào)閥全開的流量是600 t/h；之后應(yīng)迅速派人去就地根據(jù)事前除氧器流量，調(diào)整除氧器上水主調(diào)門前或后電動門開度，維持除氧器水位。上水電動門關(guān)閉的過程是流量逐漸減小的過程，而不是立即斷水的過程，再加副調(diào)閥投入自動，會根據(jù)除氧器水位，自動進(jìn)行調(diào)整。

4 整改措施

事故發(fā)生后本著“四不放過”的原則，對此次事故進(jìn)行了認(rèn)真分析，認(rèn)定這是一起由于設(shè)備故障誘發(fā)的事故，加之邏輯設(shè)定不合理、運(yùn)行人員第一判斷不準(zhǔn)確、處理思路不明確、對后果估計(jì)不足造成了停機(jī)事件。由此提出如下整改措施。

(1)將除氧器水位達(dá)高III值2 600 mm時，聯(lián)鎖關(guān)四段抽電動門、逆止門的邏輯，改為聯(lián)鎖關(guān)閉四抽至除氧器加熱供汽電動門，消除因除氧器水位達(dá)高III值時小機(jī)失去汽源的弊端。

(2)對除氧器事故放水閥與溢流調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖開啟功能采用同一水位定值進(jìn)行修改，改為高I值2 300 mm聯(lián)鎖開溢流調(diào)節(jié)閥及其旁路閥，高II值2 400 mm聯(lián)鎖開事故放水閥。

(3)對除氧器上水主調(diào)整門前、后電動隔絕門操作端增加中停功能，便于關(guān)鍵時刻運(yùn)行人員能在DCS畫面上直接關(guān)小電動隔絕門到任一開度，以達(dá)到節(jié)流的作用。

(4)進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備管理，尤其是加強(qiáng)設(shè)備消缺管理，對設(shè)備缺陷中隱藏的后患應(yīng)有前瞻性。開展調(diào)研工作，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)改造，避免由于管路震動等原因造成定位器故障等同類問題再次發(fā)生。限期對該廠各機(jī)組主要調(diào)整門進(jìn)行一次徹底的檢查治理，及早消除設(shè)備隱患。

(5)對閥門內(nèi)漏情況進(jìn)行全面檢查和梳理，并根據(jù)檢查情況制定閥門內(nèi)漏專項(xiàng)治理方案及計(jì)劃，且責(zé)任到人。要按照治理計(jì)劃逐步實(shí)施隱患整改，確保閥門運(yùn)行的可靠性，杜絕因閥門缺陷而造成的各類不安全事件的發(fā)生。

(6)生產(chǎn)部門要充分結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，利用仿真機(jī)等有效手段，進(jìn)一步擴(kuò)大技術(shù)培訓(xùn)范圍。特別是事故處理部分，要針對現(xiàn)場主要設(shè)備缺陷可能引起的異常事件，理清處理思路，抓住處理要點(diǎn)，制定技術(shù)防范措施，積極做好事故預(yù)想并加強(qiáng)演練培訓(xùn)，全面提高運(yùn)行人員應(yīng)對突發(fā)事件的能力。