600 MW機(jī)組熱工系統(tǒng)故障分析處理與改進(jìn)措施

賈寶峰

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 象山 315722）

浙江大唐烏沙山電廠一期工程為4×600 MW燃煤機(jī)組，于2006年內(nèi)正式投入運(yùn)行，控制系統(tǒng)采用FOXBORO公司I/A系統(tǒng)。機(jī)組調(diào)試期間及投產(chǎn)運(yùn)行以來，多次發(fā)生熱工系統(tǒng)故障，原因可歸結(jié)為測點(diǎn)取樣、單點(diǎn)保護(hù)、閥位信號聯(lián)鎖、設(shè)備電源等環(huán)節(jié)的故障，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為提高熱工控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，對熱工系統(tǒng)進(jìn)行隱患排查與整治，有針對性地采取改進(jìn)措施，就處理過程中一些較普遍的共性問題進(jìn)行交流，以供參考借鑒。

1 熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析與處理

1.1 共用取樣點(diǎn)引起的故障

由于設(shè)備的制造設(shè)計(jì)原因，機(jī)組一些保護(hù)信號取樣點(diǎn)往往被共用，成為熱工系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)隱患。如1號機(jī)組570 MW負(fù)荷時(shí)，B給水泵汽輪機(jī)（簡稱小機(jī)）突然跳閘，首次故障信號為“排汽壓力高高”。查找記錄曲線趨勢，3個(gè)真空低低開關(guān)（校驗(yàn)定值：-30 kPA）與1個(gè)真空低開關(guān)（校驗(yàn)定值：-70 kPA）均觸發(fā)（4個(gè)真空壓力開關(guān)連接于同一根壓力取樣管）。B小機(jī)真空低跳閘前后，其壓力變送器顯示的真空值、小機(jī)排汽管與凝汽器連通門、排汽溫度以及B小機(jī)振動值均處于正常狀態(tài)。3個(gè)壓力開關(guān)校驗(yàn)結(jié)果也正常，4個(gè)真空壓力開關(guān)接頭、二次門、取樣管道四通均無漏點(diǎn)，因此排除了壓力開關(guān)故障或連接問題引起的可能性。進(jìn)一步仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)保護(hù)用的3個(gè)排氣壓力開關(guān)公用的一次門門芯脫落，致使小機(jī)3個(gè)排氣壓力開關(guān)誤動作，觸發(fā)B小機(jī)“真空低跳閘”保護(hù)動作，導(dǎo)致B小機(jī)誤跳閘。

對全廠各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的保護(hù)用測點(diǎn)公用一次門進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)所有小機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的抗燃油壓低保護(hù)、潤滑油壓低保護(hù)一次門也都公用。這些設(shè)備都由廠家直接供貨成套設(shè)備，其儀表架均是由同一根儀表管分成3路連接至保護(hù)儀表（見圖1），測量回路中任何一個(gè)元部件異?；蚬苈啡我贿B接處泄漏，都可能導(dǎo)致保護(hù)誤動作，這樣的設(shè)計(jì)顯然不符合DL 5000-2000《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于所有重要的主輔機(jī)保護(hù)信號回路應(yīng)采用三選二全程冗余獨(dú)立配置的要求。因此利用機(jī)組檢修機(jī)會，對類似問題全部進(jìn)行了整改，將所有共用一次門的保護(hù)聯(lián)鎖測點(diǎn)全部改造為單獨(dú)取樣，改造后沒有再發(fā)生類似問題。

圖1 給水泵汽輪機(jī)EH油壓低低開關(guān)改造前

1.2 單點(diǎn)保護(hù)信號的故障

機(jī)組啟動過程中，精處理系統(tǒng)曾在各項(xiàng)參數(shù)正常、系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，突然退出運(yùn)行。報(bào)警顯示故障的直接原因是精處理過濾器入口溫度高保護(hù)動作。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，精處理過濾器入口溫度測量元件接線虛接，引起溫度跳變，保護(hù)誤動作，導(dǎo)致精處理系統(tǒng)退出運(yùn)行。除對精處理系統(tǒng)的所有保護(hù)進(jìn)行全面梳理外，對主機(jī)、重要輔機(jī)的保護(hù)也進(jìn)行了檢查，對發(fā)現(xiàn)的單點(diǎn)保護(hù)逐一改造，如精處理過濾器母管入口溫度保護(hù)、精處理過濾器母管入口壓力保護(hù)、精處理系統(tǒng)壓差保護(hù)等，均增加2個(gè)測點(diǎn)，以此實(shí)現(xiàn)保護(hù)信號三取二的邏輯判斷功能。

汽動給水泵（簡稱汽泵）前置泵入口流量只有1個(gè)測點(diǎn)，一旦流量測點(diǎn)出現(xiàn)異常，將直接導(dǎo)致再循環(huán)調(diào)節(jié)門全開，汽泵跳閘。這項(xiàng)保護(hù)增加了測點(diǎn)，將原來的一對一的流量孔板改造為一對三的流量孔板，并增加了2臺流量變送器，將此保護(hù)邏輯優(yōu)化為三取二的保護(hù)邏輯。

小機(jī)的速關(guān)油壓建立只有1個(gè)壓力開關(guān)，而此信號是判斷小機(jī)正常運(yùn)行與否的關(guān)鍵信號之一，一旦此信號誤發(fā)將直接導(dǎo)致給水泵RB，對機(jī)組的安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。從小機(jī)閥塊的速關(guān)油壓引出點(diǎn)增加2個(gè)速關(guān)油壓一次門，增加了2個(gè)汽泵速關(guān)油壓建立的壓力開關(guān)，小機(jī)電液控制系統(tǒng)速關(guān)油壓建立邏輯優(yōu)化為三取二的邏輯。

1.3 循環(huán)水泵出口液控蝶閥異常跳閘

機(jī)組運(yùn)行中，曾頻繁發(fā)生循環(huán)水泵出口液控蝶閥異常跳閘問題，每次都是由于循環(huán)水泵出口液控蝶閥關(guān)反饋誤動造成，原因是蝶閥關(guān)反饋的行程開關(guān)所處環(huán)境潮濕，潮汽易進(jìn)入開關(guān)，造成開關(guān)的絕緣降低，誤發(fā)閥門關(guān)反饋信號。

采取的措施是向開關(guān)內(nèi)灌注防水絕緣密封膠，待密封膠凝固后，蓋好限位開關(guān)封蓋，外面噴涂電氣設(shè)備防潮脫濕保護(hù)劑，可以有效防止外部潮濕空氣滲入凝結(jié)，還對開關(guān)接線端子起到防腐作用。經(jīng)過這樣的改進(jìn)后，開關(guān)的使用壽命得到延長，誤動幾率減少。

循環(huán)水泵出口液控蝶閥的關(guān)反饋只有1個(gè)行程開關(guān)，此行程開關(guān)又作為循環(huán)水泵的一項(xiàng)保護(hù)，一旦行程開關(guān)動作還將聯(lián)鎖跳閘循環(huán)水泵。經(jīng)過反復(fù)研究，設(shè)計(jì)了1種反饋支架（如圖2所示），增加了2個(gè)關(guān)反饋行程開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)水泵出口液控蝶閥關(guān)反饋的三取二保護(hù)。改造完成后，再沒有發(fā)生過由于液控蝶閥關(guān)反饋誤動作造成的循環(huán)水泵異常跳閘的問題。

圖2 循環(huán)水液控蝶閥反饋行程開關(guān)及支架

1.4 冗余信號共用輸入模件的問題

機(jī)組控制系統(tǒng)中的一些冗余信號設(shè)計(jì)在同一塊輸入卡件上，一旦此卡發(fā)生故障會直接導(dǎo)致保護(hù)動作。如除氧器液位低低保護(hù)，采用的是除氧器水位變送器三取中的值，并加上2個(gè)除氧器水箱水位低低開關(guān)，進(jìn)行三取二的保護(hù)設(shè)計(jì)。但是除氧器水箱水位低低這2個(gè)液位開關(guān)卻引入了同一塊DI卡件中，這樣的設(shè)計(jì)就存在嚴(yán)重的安全隱患。一旦該卡件故障，將直接使所有汽泵前置泵跳閘，進(jìn)而將導(dǎo)致所有汽泵跳閘，最終會導(dǎo)致機(jī)組保護(hù)動作跳閘。發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題后，及時(shí)進(jìn)行了改進(jìn)，將2個(gè)除氧器水箱水位低低開關(guān)分不同卡件布置，避免了因1塊卡件故障就使保護(hù)拒動或者誤動的問題。

1.5 危急遮斷電磁閥（AST）電源的改進(jìn)

1號機(jī)組在整套啟動過程中，參數(shù)均正常的情況下發(fā)生汽輪機(jī)跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)跳閘條件均未觸發(fā)，無首出條件，主機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)（ETS）的畫面上220 V交流電源故障報(bào)警。

經(jīng)檢查ETS柜2路AST電磁閥中有1路電源失去?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)1個(gè)AST電磁閥燒毀變形。由于同一通道的2個(gè)電磁閥采用1個(gè)電源開關(guān)，這樣即使出現(xiàn)1路電源由于某種原因失去或1個(gè)電磁閥燒損，也不會造成機(jī)組跳閘的事件發(fā)生。通過進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)事件的直接原因是在調(diào)試過程中，沒有仔細(xì)核對AST電磁閥的供電電源，將造成非同一通道的2個(gè)AST電磁閥共用1路電源。這樣一旦任一個(gè)電磁閥故障燒毀，將造成相應(yīng)的供電電源跳開，該開關(guān)供電的另外一個(gè)電磁閥也同時(shí)失去供電，導(dǎo)致AST電磁閥的跳閘油路導(dǎo)通，機(jī)組跳閘。

針對該問題，對AST電磁閥的電源進(jìn)行改進(jìn)，增加2路電源開關(guān)，分別向4個(gè)AST電磁閥供電，保證4個(gè)電磁閥互不影響，即使出現(xiàn)電磁閥燒毀的情況，也不會造成2個(gè)電磁閥同時(shí)失電的情況發(fā)生，同時(shí)也有利于現(xiàn)場故障電磁閥的迅速判斷和處理。

2 提高熱工系統(tǒng)可靠性的其他措施

從目前的實(shí)際情況看，火力發(fā)電機(jī)組熱工系統(tǒng)的誤動、拒動的情況仍然時(shí)有發(fā)生。因此如何更有效地防止DCS系統(tǒng)失靈和熱工保護(hù)誤動、拒動是熱工人員關(guān)注的焦點(diǎn)。根據(jù)《火電廠熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預(yù)控》要求，結(jié)合實(shí)際情況提出提高熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性的措施。

（1）對于重要的輔助系統(tǒng)，由于大多都是設(shè)備廠家成套配供的設(shè)備，包括設(shè)計(jì)、調(diào)試等往往也是由廠家直接完成，所以要特別注意輔助系統(tǒng)的單點(diǎn)保護(hù)、單點(diǎn)取樣、單一電源等問題，在最初的技術(shù)協(xié)議談判階段就要提出相應(yīng)的要求并在技術(shù)協(xié)議中得到確認(rèn)。

（2）控制系統(tǒng)硬件的可靠性體現(xiàn)在保護(hù)測點(diǎn)輸入卡件及保護(hù)指令輸出卡件的可靠性上，因此，對重要熱工保護(hù)系統(tǒng)所涉及的硬件設(shè)備要進(jìn)行實(shí)際傳動試驗(yàn)。在每次機(jī)組檢修中，保護(hù)投入運(yùn)行前都應(yīng)該對檢測元件及卡件進(jìn)行校驗(yàn)及實(shí)際傳動，確認(rèn)檢測元件工作正常，卡件通道沒有異常才能夠投入保護(hù)。但是在實(shí)際應(yīng)用中還是會出現(xiàn)校驗(yàn)合格的檢測元件或控制系統(tǒng)卡件在運(yùn)行中故障，造成設(shè)備誤動的事件。這是因?yàn)闊峥仉娮釉O(shè)備位置受現(xiàn)場環(huán)境及安裝的影響較大?，F(xiàn)場的振動、高溫、潮濕、灰塵等情況都會對測點(diǎn)的正常工作造成影響，同時(shí)也會加速檢測元件的老化。在檢修中只有認(rèn)真做好各項(xiàng)記錄，認(rèn)真對待每次檢修的檢查傳動機(jī)會，嚴(yán)格跟蹤保護(hù)系統(tǒng)校驗(yàn)的每一個(gè)過程，才能提前發(fā)現(xiàn)和減少故障。

（3）在熱控保護(hù)系統(tǒng)中，檢測元件、取樣點(diǎn)、輸入卡件、控制器等都應(yīng)該盡可能地采用冗余設(shè)計(jì)。目前控制系統(tǒng)的過程控制站電源和控制器的冗余設(shè)計(jì)已成為普遍共識，但現(xiàn)場的一些聯(lián)鎖保護(hù)動作元件（如跳閘電磁閥）的動作電源未實(shí)現(xiàn)獨(dú)立設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)監(jiān)控，一些重要的熱工保護(hù)測點(diǎn)未能冗余設(shè)置，應(yīng)加強(qiáng)這方面的改進(jìn)，同時(shí)對保護(hù)測點(diǎn)信號進(jìn)行有效的監(jiān)控和判斷。通過有效的質(zhì)量判斷實(shí)現(xiàn)壞質(zhì)量剔除的功能，保證同一參數(shù)的多個(gè)重要測點(diǎn)的測量通道布置在不同的輸入卡件上。

（4）在保護(hù)測量的元器件選擇上，應(yīng)采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件。隨著熱控自動化程度的提高，對熱控元件的可靠性要求也越來越高。但目前的實(shí)際情況是，有些生產(chǎn)廠家以犧牲產(chǎn)品的質(zhì)量來降低成本，各種仿冒產(chǎn)品也頻頻出現(xiàn)，這些都對熱工系統(tǒng)安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重威脅。因此，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督，并賦予相應(yīng)的權(quán)益，曝光質(zhì)量不可靠的產(chǎn)品，以提高熱工設(shè)備的可靠性。

（5）嚴(yán)格控制現(xiàn)場的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、設(shè)備施工、調(diào)試、檢修等環(huán)節(jié)，對設(shè)計(jì)圖紙要認(rèn)真審核，在設(shè)備施工、調(diào)試、檢修等過程中，要積極深入現(xiàn)場，了解現(xiàn)場的實(shí)際情況，對發(fā)現(xiàn)的問題要認(rèn)真處理，把設(shè)備隱患減少到最小程度。

（6）在條件允許的情況下，提高和改善熱控就地設(shè)備的工作環(huán)境條件：就地設(shè)備接線盒應(yīng)密封、防雨、防潮、防腐蝕；就地設(shè)備的安裝應(yīng)盡量遠(yuǎn)離熱源、輻射源、干擾源；就地設(shè)備應(yīng)盡量安裝在保溫保護(hù)箱內(nèi)，對可能出現(xiàn)冰凍的區(qū)域，應(yīng)做好對取樣儀表管和保溫保護(hù)箱的電伴熱等防凍措施；保證控制系統(tǒng)電子設(shè)備間的環(huán)境條件在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)，避免由于溫度、濕度超標(biāo)，造成電子元器件的加速老化甚至出現(xiàn)故障的情況。

（7）認(rèn)真制定保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的檢修、檢查等規(guī)章制度。嚴(yán)格執(zhí)行定期檢查、檢修制度，做好機(jī)組大、小修的設(shè)備檢修管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，使設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。做好日常維護(hù)和試驗(yàn)。停機(jī)時(shí)，對保護(hù)系統(tǒng)徹底檢查，并進(jìn)行嚴(yán)格的保護(hù)傳動試驗(yàn)。

3 結(jié)語

提高熱控系統(tǒng)的可靠性是一個(gè)系統(tǒng)工程，客觀上涉及熱控測量、信號取樣、控制設(shè)備與邏輯的可靠性，主觀上涉及熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、檢修運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量和人員的素質(zhì)。只要在實(shí)際工作中認(rèn)真總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，做好熱工設(shè)備隱患的排查工作，對發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)改進(jìn)，就能不斷提高熱工保護(hù)的可靠性。

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