變送器在機組控制應用中存在的問題分析與對策

吳春發(fā)

摘 要：文章著重介紹茂名熱電廠由變送器參與機組DCS控制、保護應用中出現(xiàn)的兩起故障案例，對其進行深入分析，找出原因，并提出解決問題的方法和對策，供人們參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：變送器；DCS；機組控制；空預器

中圖分類號：TM621.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0107-02

隨著電力生產(chǎn)現(xiàn)代化水平不斷提高，變送器參與機組控制、保護的應用越來越多，由變送器引起的機組故障也不斷增加；茂名熱電廠在2013年短短的一年中連續(xù)發(fā)生兩起因變送器引起的機組跳閘及減負荷事故，說明變送器在機組控制與保護中越來越顯重要，為了總結(jié)經(jīng)驗教訓，避免今后類似事故發(fā)生，現(xiàn)對這兩起事故發(fā)生的原因進行深入分析，并提出整改措施及注意事項。

1 變送器在機組DCS控制應用中引起的機組故障實

例及原因分析

1.1 案例1：因變送器故障引起的機組減負荷事故

1.1.1 事件經(jīng)過

2013年7月6日，我廠#6機鍋爐MCC6b段進線電源開關(guān)運行中跳閘，備自投聯(lián)絡開關(guān)聯(lián)合不成功；該段母線失壓；運行人員檢查該段母線及其下各負荷開關(guān)沒有故障后，再次合該段工作電源進線開關(guān)，但開關(guān)合上經(jīng)過7 s后又跳閘，這次備自投聯(lián)絡開關(guān)聯(lián)合成功，MCC6b段由聯(lián)絡開關(guān)供電恢復正常；但在MCC6b段供電恢復正常的同時，#6爐B側(cè)空預器油泵跳閘，并聯(lián)跳剛聯(lián)啟運行的B側(cè)空預器輔電機，空預器油泵跳閘，B側(cè)空預器主電機無法聯(lián)啟，最終導致B側(cè)空預器停運，機組RB保護動作聯(lián)跳A磨，同時聯(lián)跳B側(cè)一次風機、送、引風機，觸發(fā)#6機組減負荷。

1.1.2 原因分析

①#6爐MCC6b段進線電源開關(guān)跳閘原因：檢查CRT畫面上顯示MCC6b段BC線電壓（約76 V）、CA線電壓（約103 V）不正常，就地測量母線三相電壓對地約220 V，相間電壓約380 V，實際電壓正常；再檢查MCC6b段三相PT電壓變送器，發(fā)現(xiàn)BC、CA兩個變送器故障，輸出均低于100 V從MCC6b段進線開關(guān)跳閘。

根據(jù)以上得知，當該段三組線電壓（UAB、UBC、UCA）變送器電壓當有兩組低于100 V時，判低電壓跳進線電源開關(guān)，備自投聯(lián)合聯(lián)絡開關(guān)。

②MCC6b段進線電源開關(guān)跳閘后，第一次聯(lián)絡開關(guān)聯(lián)合不成功原因：備用電源聯(lián)絡開關(guān)跳閘線圈長期帶電發(fā)熱吸合，由于剩磁作用致使開關(guān)無法馬上合閘所造成。

③導致事故擴大機組減負荷的原因：DCS邏輯設計不合理：原邏輯設計空預器油泵電源優(yōu)先從#6爐MCC6b段選取，然后從保安段選取，（空預器油泵有兩路電源，分別來自#6爐MCC6b段和保安段）。每次空預器油泵控制電源切換，油泵都會跳閘，同時要靠DCS邏輯再發(fā)一次合閘脈沖重合一次才能恢復油泵運行?？疹A器B油泵控制邏輯，如圖1所示。

第一次當鍋爐MCC6b段進線電源開關(guān)跳閘，聯(lián)絡開關(guān)聯(lián)合不成功造成該段失壓時，空氣預熱器油泵電源切至保安段，第二次聯(lián)合聯(lián)絡開關(guān)成功該段電壓恢復正常時，油泵因控制電源從保安段切換回MCC6b段時再次跳閘；但此時“空預器B油泵事故跳閘”信號未復歸，導至DCS未發(fā)油泵合閘指令，造成油泵跳閘后未能啟動，輔電機跳閘不再聯(lián)啟主電機，導致聯(lián)跳B送、引風機、一次風機、觸發(fā)機組減負荷。

1.2 案例2：檢修失誤造成功率變送器失壓引起發(fā)電機跳

閘事故

1.2.1 事件經(jīng)過

2013年2月25日16時15分，我廠維修部檢修人員在發(fā)電機變送器屏進行#6發(fā)電機BC相電壓變送器更換工作時，致發(fā)電機出線端PT二次回路電壓C相對地短路，引起PT出線測量總開關(guān)跳閘，造成機組DEH、CCS等功率變送器失電，電功率顯示消失，#6機組“脫網(wǎng)跳閘”光字牌報警，運行當班人員未能綜合分析機組參數(shù)，錯誤按下汽輪機手動跳閘按鈕，導致機組跳閘事故。

1.2.2 原因分析

①檢修人員工作時，風險評估不足：檢修人員在更換發(fā)電機BC相電壓變送器時，用于包扎原變送器拆下的帶電電壓端子絕緣膠布，被更換的新變送器蓋邊緣碰磨破損，導致新變送器外殼帶電。當檢修人員用起子安裝固定變送器螺釘時，引起電壓端子經(jīng)變送器外殼及螺釘對地短路，引起發(fā)電機出線端測量PT總開關(guān)“3ZKK'”跳閘，機組DEH、CCS等功率變送器均失壓，造成機組功率顯示消失，是誘發(fā)本次停機事件的主要原因。

②運行人員操作經(jīng)驗不足：在機組電功率顯示消失后，#6機組脫網(wǎng)跳閘“（功率5 s內(nèi)變化>100 MW或機組超速過3 066 r/min）”光字牌報警，運行操作人員未能綜合分析機組運行其他參數(shù)（均正常），緊張誤判按下汽輪機手動跳閘按鈕，也是本次停機事件的原因之一。

③報警光字牌設計不合理：機組脫網(wǎng)跳閘（功率5 s內(nèi)變化>100 MW或機組超速過3 066 r/min）報警光字牌中的“或”字；誘使運行人員誤解光字牌內(nèi)容，認為兩個條件中，只要有一個條件“5 s內(nèi)變化>100 MW”符合，機組應脫網(wǎng)跳閘；引起運行人員誤操作；此為本次停機事件的又一原因。

④發(fā)電機出線端測量PT空氣開關(guān)“3ZKK'”設置不合理：現(xiàn)場所裝設的PT空氣開關(guān)“3ZKK'”為三相聯(lián)跳空氣開關(guān)；當有一相短路時，其它兩相同時跳開，容易造成三相電壓同時消失事故。

2 案例暴露的問題

在一年內(nèi)發(fā)生兩次因變送器原因造成的事故，這明顯反映了以下不足：①運行檢修人員對變送器設備運行及檢修不夠重視，對潛在的檢修風險警惕性不高。②邏輯設計與重要報警信號不完善。③運行檢修人員危機處理能力、防護意識不足、工作粗心大意，沒有采取足夠的防護措施等。

3 防止案件重復發(fā)生的措施

①加強檢修人員的實操技能培訓，提高作業(yè)過程安全風險意識；加大對運行值班人員的培訓力度，特別是現(xiàn)場實際操作能力和突發(fā)事故處理的模擬演練培訓，提升運行人員事故處理能力，避免不正確的操作引起擴大事故。

②針對#6爐MCC6b電源進線變送器故障容易引起的低電壓跳開關(guān)安全隱患，更改低電壓跳開關(guān)邏輯；把原邏輯的三取二改為三取高跳電源進線開關(guān)；原低電壓保護定值100 V和高壓定值280 V保持不變，同時增加DCS低電壓報警邏輯（三個電壓之中最大減去三個電壓之中最小值的差值>80 V時報警）。擴大到#6機380 V各段亦作如此更改。

③針對聯(lián)絡開關(guān)的跳閘線圈長期帶電，跳閘線圈溫度高造成備自投聯(lián)絡開關(guān)聯(lián)合不成功存在的隱患：在#6爐MCC6b聯(lián)絡開關(guān)“133”與跳閘線圈之間串入本開關(guān)的常開接點。擴大到#6機380 V各段聯(lián)絡開關(guān)亦作如此更改。

④為了防止空預器油泵在電源切換的過程中失電油泵跳閘，將電源優(yōu)先選擇由保安電源供電，（而不是原來的默認優(yōu)先選擇由鍋爐MCC電源供電），增加時延防止電磁干擾和瞬時失電油泵跳閘。

⑤取消DCS邏輯中“空預器B油泵事故跳閘”信號閉鎖DCS發(fā)油泵合閘指令的邏輯。

⑥對發(fā)電機變送器屏參與機組DCS控制的功率變送器電壓回路進行改造，把原來多個變送器共用一組PT電壓改為每個變送器所用PT電壓相互獨立，且每個變送器電壓均帶保險，這樣，其中一個變送器失壓時不會影響其它變送器正常工作，從而保證機組運行安全。

⑦改造報警光字牌和機組跳閘按鈕：把原來“功率5 s內(nèi)變化>100 MW或機組超速過3 066 r/min”光字牌改為“功率5 s內(nèi)變化>100 MW與機組超速過3 066 r/min”光字牌。

⑧改造發(fā)電機測量電壓互感器“3Z KK'”空氣開關(guān)：把原來三相聯(lián)跳空氣開關(guān)改為三個單相獨立開關(guān)，這樣當某相電壓短路時不會誤跳其它二相，從而減少事故發(fā)生。

4 實施效果

通過采取以上的整改措施后，無論運行人員還是設備檢修人員，對變送器設備重視程度明顯得到提高，設備運行安全狀況明顯好轉(zhuǎn)，近年來未發(fā)生過類似事故，取得良好的效果。

5 結(jié) 語

通過對兩起因變送器原因而引起的機組跳閘和減負荷事故分析，使我們加深了變送器在機組控制、保護應用中存在問題的認識。隨著機組控制自動化水平的不斷提高，電氣變送器參加機組自動調(diào)節(jié)和保護的種類和數(shù)量逐步增多。如果運行和維護人員對變送器及其回路重視不夠，在檢修和維護此類變送器時，若在執(zhí)行安全措施方面考慮稍有不周，就有可能引起機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)出錯，甚至發(fā)生影響機組的安全事件。

參考文獻：

[1] 石耀武，張思忠，李勝虎，等.自動發(fā)電控制在300MW機組控制中的應用[J].中國電力，2003，（8）.

[2] 謝麟閣.自動控制原理[M].北京：水利電力出版社，1986.