一次風(fēng)機跳閘后對機組控制邏輯的完善與改進

陳方前

(淮滬煤電有限公司田集發(fā)電廠，安徽 淮南 232098)

2010-07-13，某電廠2 號機組2A 一次風(fēng)機出口擋板門突發(fā)關(guān)閉信號，造成2A 一次風(fēng)機故障跳閘，觸發(fā)機組RB 動作。在機組RB 動作過程中，由于控制邏輯中的一系列問題造成鍋爐主、再熱蒸汽溫度大幅度下降，超過了10 min 下降50 ℃的緊急停機值。事故發(fā)生后，進行了專題分析，對機組RB 邏輯中存在的一系列問題提出了修改建議。

1 設(shè)備系統(tǒng)簡介

某電廠2 臺600 MW 超臨界燃煤機組于2007年7月、10月相繼投產(chǎn)，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司引進美國ALSTOM 技術(shù)生產(chǎn)的單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)固態(tài)排渣超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，型號為SG-1913/25.42-M967。

2 事故經(jīng)過

2.1 事故前運行方式

事故前運行方式：2 號機AGC 負荷585 MW，CCS、AGC、RB、一次調(diào)頻均投入；鍋爐煤量264.56 t/h，6 臺磨運行，鍋爐風(fēng)量2 034 t/h；給水量1 835 t/h，水煤比7.4，過熱度37 ℃，主/再汽溫度563 ℃/565 ℃。

2.2 事故經(jīng)過

2010-07-13 T15:04，運行人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)，2號機組2A 一次風(fēng)機跳閘，RB 動作。CCS 切除，機組切為TF 運行方式，F(xiàn)，E，D 磨相繼動作跳閘，負荷最低降至287 MW，2B 一次風(fēng)機動葉自動開足至90 %后切至手動控制，一次風(fēng)壓母管壓力最低降至5.6 kPa。運行人員檢查AB 層油槍自動投入，其中1 號角油槍未著火；快速將等離子電源切至2 號爐拉弧成功；關(guān)閉跳閘磨煤機D、E 冷風(fēng)調(diào)整門，維持一次風(fēng)壓母管壓力正常8.0 kPa。

巡檢人員就地檢查一次風(fēng)機A 出口門在全開位置（CRT 顯示為關(guān)閉狀態(tài)），一次風(fēng)機A 倒轉(zhuǎn)，就地手動搖關(guān)一次風(fēng)機A 出口擋板與冷風(fēng)插板門。RB 動作后，由于爐膛負壓過大，導(dǎo)致送風(fēng)自動切除。RB 動作后，F(xiàn)，E，D 磨煤機相繼跳閘，煤量迅速降低，給水調(diào)整滯后，水煤比嚴重失調(diào)（最大至15.34），導(dǎo)致主/再汽溫度下降較多（主/再汽溫度機側(cè)最低至461/494 ℃），鍋爐轉(zhuǎn)為濕態(tài)運行，分離器水位達7.9 m，HWL1A，HWL2A 動作調(diào)節(jié)。

3 事故原因分析與整改

3.1 2A 一次風(fēng)機出口擋板突關(guān)原因分析

15:03:50，一次風(fēng)機A 出口擋板狀態(tài)為開。

15:03:51，一次風(fēng)機A 出口擋板狀態(tài)為關(guān)。

15:03:51，一次風(fēng)機A 跳閘，首發(fā)原因為出口擋板關(guān)閉。

查閱該一次風(fēng)機出口擋板大修中的開關(guān)全行程，校驗動作時間約60 s，而此次開關(guān)行程時間只有1 s，事故發(fā)生后就地檢查在全開狀態(tài)，判斷為誤動作。熱控專業(yè)人員檢查后判斷為執(zhí)行機構(gòu)電路板有問題，重新更換后，開關(guān)試驗正常，將原電路板寄回廠家查驗。

由于該控制系統(tǒng)中風(fēng)機與水泵的進(出)口擋板關(guān)閉信號單一，為杜絕該種執(zhí)行器關(guān)閉信號的誤發(fā)，熱控專業(yè)人員對原有邏輯進行了調(diào)整(見圖1），即開信號消失10 s 內(nèi)收到關(guān)到位信號就判斷為誤發(fā)，進而發(fā)出報警信號，由運行人員聯(lián)系熱控人員確認處理復(fù)位。

圖1 整改后的風(fēng)機跳閘控制邏輯

此外，熱控專業(yè)人員自查時發(fā)現(xiàn)：①A/B 送風(fēng)機跳閘邏輯中出口擋板關(guān)閉信號均取自2 塊擋板中的一塊；②A/B 引風(fēng)機跳閘邏輯中進(出)口擋板關(guān)閉信號也均取自2 塊擋板中的一塊。事實上，2 塊擋板關(guān)閉任意一塊對送、引風(fēng)機的安全運行并無多大影響，卻增加了風(fēng)機跳閘RB 動作的可能性?，F(xiàn)將邏輯判斷中進(出)口擋板關(guān)閉信號修改為2塊擋板關(guān)閉信號同時滿足后觸發(fā)跳閘指令。

3.2 一次風(fēng)壓下降原因分析

15:03:54，一次風(fēng)機A 跳閘，RB 信號觸發(fā)，2B 一次風(fēng)機動葉超馳開啟(由53 %開至上限90 %)。

15:03:54，F(xiàn) 磨跳閘，磨冷/熱風(fēng)門、出口門聯(lián)動關(guān)閉。

15:04:08，RB 信號復(fù)位。

15:04:09，E 磨跳閘，磨熱風(fēng)門聯(lián)動關(guān)閉。

15:04:23，D 磨跳閘，磨熱風(fēng)門聯(lián)動關(guān)閉。

15:03:59，一次風(fēng)母管壓力驟然降低至5.58 kPa(5.3 kPa 延時20 s 跳閘所有磨煤機)。

一次風(fēng)機A 跳閘后，其出口擋板未關(guān)閉是一次風(fēng)壓下降的主要原因。但E，D 磨冷風(fēng)隔絕門與出口門未聯(lián)動關(guān)閉，導(dǎo)致2 臺磨各有80 ～90 t/h的冷一次風(fēng)送入爐膛，既加速了一次風(fēng)母管壓力的降低，又降低了爐膛溫度。磨煤機冷風(fēng)隔絕門關(guān)閉的邏輯是：磨煤機停止信號與上RB 信號才能觸發(fā)冷風(fēng)隔絕門關(guān)閉指令。因為RB 在觸發(fā)后14 s 就已經(jīng)復(fù)位了(BM 輸出指令達到130 t/h 后RB 信號復(fù)位)，這相當(dāng)于RB 發(fā)了一個14 s 的脈沖信號，而當(dāng)DCS 接收到E 磨和D 磨停止，信號開始反饋的時候(觸發(fā)RB 時間隔10 s 跳閘上層磨煤機保留下三層磨)，RB 的脈沖已經(jīng)結(jié)束，RB 信號和磨停止這2 個信號之間存在時間差，導(dǎo)致冷風(fēng)隔絕門沒有聯(lián)關(guān)。為避免類似情況的再次發(fā)生，熱控專業(yè)人員對此邏輯回路也進行了整改(見圖2)，延長送入磨煤機冷風(fēng)隔門關(guān)閉回路的RB 信號為30 s。

圖2 整改后的控制邏輯回路

3.3 送風(fēng)自動切除原因分析

15:04:02，送風(fēng)機自動切除，鍋爐送風(fēng)量維持在1 996 t/h。

15:16:39，運行人員手動調(diào)整A/B 送風(fēng)機動葉至27 %/25 %，鍋爐風(fēng)量降至1 480 t/h。

經(jīng)檢查確認，送風(fēng)自動切除的原因為2A 送風(fēng)機出口壓力測點超量程。在機組RB 動作后，鍋爐熱負荷急劇下降，爐膛負壓瞬間最大至-882 Pa，引起A 空預(yù)器出口壓力由0.56 kPa 降至量程低限0 以下(-0.063 kPa)，導(dǎo)致送風(fēng)自動切除。7月23日，熱控將1，2 號爐A/B 送風(fēng)機出口壓力測點變送器輸出量程由0～5 kPa 調(diào)整為-2～3 kPa，降低了送風(fēng)機出口壓力導(dǎo)致送風(fēng)自動切除的可能性。此外，運行人員對鍋爐風(fēng)量調(diào)整不及時，也加劇了此次主/再汽溫度的下降速率。

3.4 給水控制不當(dāng)導(dǎo)致煤水比失調(diào)的原因分析

15:03:54，2A 一次風(fēng)機跳閘，RB 信號觸發(fā)。

15:04:14，汽機主控TF 指令由612 MW 滑升至632 MW，持續(xù)時間263 s。

15:05:27，RB 動作結(jié)束后，鍋爐煤量計算煤量穩(wěn)定在130 t/h，此時給水量為1 409 t/h，水煤比10.8（機組正常運行時水煤比約在6.8 ～7.2 之間），鍋爐進入濕態(tài)，分離器見水最高7.9 m。

15:08:32，機前壓力與設(shè)定值(22.74/16.37 MPa）達最大偏差值6.37 MPa，高調(diào)門GV4 由21 %開至40.9 %。

15:10:39，主汽溫度最低至446.98 ℃，再汽溫度低至487 ℃。

RB 動作后，給水自動控制在投入狀態(tài)，給水指令與給水量一直存在較大偏差，給水調(diào)節(jié)的滯后性是導(dǎo)致此次一次風(fēng)機RB 事故后主/再汽溫度下降的首要原因。給水流量前期下降比較快的原因是給水設(shè)定值快速隨煤量下降，兩者偏差比較大，在比例系數(shù)以及變參數(shù)回路的作用下，給水泵轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)3 臺磨煤機全停后，給水前饋回路設(shè)定值到達最低值，這就意味著給水的快速響應(yīng)回路結(jié)束。TF 方式下汽機通過調(diào)門控制壓力，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)默認為滑壓運行方式，但在此次RB 動作過程中，機前壓力設(shè)定值始終低于實際壓力(最大偏差6.37 MPa)，高壓調(diào)節(jié)閥門一直處于被迫全開狀態(tài)，主汽壓力快速下降，給水自發(fā)性擾動加大，PID 調(diào)節(jié)回路已不能使給水流量迅速下降，導(dǎo)致動態(tài)煤水比嚴重失調(diào)，主/再汽溫度快速下降。

熱控專業(yè)對機前壓力控制回路邏輯作了如下修改：調(diào)整CCS 與RB 邏輯接口，RB 發(fā)生時滑壓設(shè)定由跟蹤ULD 負荷指令切換到跟蹤鍋爐主控BM煤量指令，并限制速率為0.5 MPa/min，使RB動作時機前壓力設(shè)定值緩慢降低，使得高調(diào)門能夠隨著負荷的下降而降低，避免對給水控制的自發(fā)性擾動。修改前后的控制邏輯見圖3。

圖3 機前壓力控制邏輯

4 自動控制邏輯修改前后的實際驗證

在本次事故發(fā)生后對邏輯回路修改的過程中，再次發(fā)生RB 事故。2010-07-31T15:58，該臺機組2B 送風(fēng)機由于溫度保護動作跳閘。歷史運行記錄表明，2B 送風(fēng)機跳閘后，2A 送風(fēng)機動葉自動超馳開啟，風(fēng)量調(diào)節(jié)正常，爐膛負壓最低至-288 Pa。跳閘磨煤機冷熱風(fēng)隔門均能聯(lián)鎖自動關(guān)閉，表明部分邏輯的修改是正確有效的。在該次事故RB 動作之后，機組在TF 狀態(tài)下同樣出現(xiàn)TM 指令迫開的現(xiàn)象(TM 由619 MW 增加至632 MW，高調(diào)門GV4 相應(yīng)由25 %開至41 %），導(dǎo)致給水流量嚴重偏離設(shè)定值，水煤比失調(diào)。在事故過程中，值班人員看到此種現(xiàn)象后，將TF 切除并手動降低高調(diào)門開度，對給水調(diào)節(jié)起到一定效果，但由于幅度不夠，致使主/再汽溫度同樣降低較多(主/再汽溫度最低至482.6 ℃/486 ℃)。

5 結(jié)束語

高參數(shù)大容量機組熱控系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到機組的安全、穩(wěn)定運行。由于機組設(shè)備特性與選型不同，因此機組的控制邏輯應(yīng)根據(jù)實際情況作出相應(yīng)修改。在事故發(fā)生后，還應(yīng)及時根據(jù)實際情況對熱控系統(tǒng)的設(shè)備、設(shè)計、邏輯進行改進與完善，以確保機組的安全、穩(wěn)定運行。