電廠電源切換造成機(jī)組跳閘事故的分析及改進(jìn)

張建志

(國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

電廠電源切換造成機(jī)組跳閘事故的分析及改進(jìn)

張建志

(國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

火力發(fā)電廠中的重要設(shè)備雙電源系統(tǒng)的切換通常會(huì)造成一個(gè)斷電的時(shí)間間隙，很容易造成設(shè)備的誤跳閘。分析了某發(fā)電公司1號(hào)機(jī)組因電源切換問題發(fā)生的空預(yù)器跳閘事故及磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵跳閘事故導(dǎo)致的機(jī)組誤跳閘，并通過邏輯修改的改進(jìn)方法解決了此問題，消除了設(shè)備運(yùn)行的安全隱患，提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性。

電源切換；跳閘事故；空預(yù)器；邏輯修改

1 機(jī)組概況

某發(fā)電公司2×600 MW機(jī)組，鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超臨界、變壓運(yùn)行直流爐。汽機(jī)采用哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司的超臨界、凝汽式汽輪機(jī)。DCS系統(tǒng)采用北京國(guó)電智深控制技術(shù)有限公司的EDPF-NT分散控制系統(tǒng)。鍋爐配備2臺(tái)空預(yù)器、2臺(tái)引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)送風(fēng)機(jī)和2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，配備6套中速正壓直吹式制粉系統(tǒng)；每套制粉系統(tǒng)包括1臺(tái)給煤機(jī)、1臺(tái)磨煤機(jī)和1臺(tái)磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵。一旦磨煤機(jī)潤(rùn)滑泵跳閘，將導(dǎo)致磨煤機(jī)跳閘。

2 事故概述

2.1 空預(yù)器跳閘

某次空預(yù)器跳閘發(fā)生在鍋爐點(diǎn)火升溫階段，當(dāng)時(shí)只運(yùn)行了1臺(tái)空預(yù)器?？疹A(yù)器跳閘后，觸發(fā)了鍋爐主保護(hù)，MFT動(dòng)作，鍋爐滅火。

(1) MFT首出顯示跳閘原因?yàn)椤?臺(tái)空預(yù)器都跳閘”。熱控調(diào)試人員首先通過DCS歷史曲線查找該空預(yù)器控制模塊的輸出指令，發(fā)現(xiàn)在該設(shè)備跳閘時(shí)間區(qū)域內(nèi)沒有“停止”指令從DCS發(fā)出。這樣就排除了空預(yù)器保護(hù)動(dòng)作“聯(lián)?！焙瓦\(yùn)轉(zhuǎn)員從操作畫面操作“手?！边@2種可能性。因?yàn)闊o論是保護(hù)動(dòng)作聯(lián)停，還是操作畫面手停，最終出口都是DCS指令輸出端。

(2) 同設(shè)備廠家一起就地檢查是否是設(shè)備過電流保護(hù)動(dòng)作造成的設(shè)備開關(guān)跳閘。檢查后發(fā)現(xiàn)熱繼電器位置正常，說明設(shè)備過電流保護(hù)未動(dòng)作。檢查設(shè)備本體及相關(guān)部件均未發(fā)現(xiàn)異常。

(3) 因當(dāng)時(shí)機(jī)組正處于調(diào)試期間，DCS設(shè)備間尚有工人作業(yè)，懷疑有人不小心觸動(dòng)了該設(shè)備的繼電器。但當(dāng)時(shí)還未安裝監(jiān)視探頭，只能先暫停了DCS設(shè)備間內(nèi)的一切作業(yè)，在有關(guān)人員研究后再重新啟動(dòng)設(shè)備，密切觀察其是否跳閘。鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間，未再發(fā)生空預(yù)器跳閘事故。

2.2 磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵跳閘

事故發(fā)生在機(jī)組大負(fù)荷試運(yùn)期間，當(dāng)時(shí)機(jī)組負(fù)荷520 MW，鍋爐投入5臺(tái)磨煤機(jī)。事故導(dǎo)致鍋爐發(fā)生MFT，機(jī)組跳閘。

(1) 查看鍋爐MFT首出為“全部燃料喪失”，汽機(jī)首出為“鍋爐跳閘”，可以判斷是鍋爐跳閘聯(lián)跳汽機(jī)，而鍋爐跳閘的原因是全部制粉系統(tǒng)跳閘。

(2) 查看全部5臺(tái)磨煤機(jī)的首出都是“潤(rùn)滑油泵跳閘或潤(rùn)滑油壓力低低”，全部5臺(tái)潤(rùn)滑油泵的狀態(tài)都是停止?fàn)顟B(tài)，所以可以肯定機(jī)組跳閘的真正原因是潤(rùn)滑油泵全部跳閘。

(3) 查詢DCS指令，5臺(tái)油泵均沒有“停止”指令發(fā)出，此時(shí)推斷可能是電源存在問題。檢查各臺(tái)潤(rùn)滑油泵的動(dòng)力電源，發(fā)現(xiàn)電壓均正常。

(4) 查詢這5臺(tái)潤(rùn)滑油泵的供電圖紙，發(fā)現(xiàn)它們都由同一個(gè)供電柜供電。該供電柜是一個(gè)電源切換柜，有2路電源，經(jīng)過1個(gè)切換裝置后分別接入5臺(tái)磨煤機(jī)的潤(rùn)滑油泵，如圖1所示。因?yàn)樵撾姀S每臺(tái)磨煤機(jī)只配備了1臺(tái)潤(rùn)滑油泵，而潤(rùn)滑油泵的跳閘將直接導(dǎo)致磨煤機(jī)的跳閘，所以潤(rùn)滑油泵都配備了雙電源供電，以確保其運(yùn)行的可靠性。

圖1 電源切換裝置示意

3 跳閘原因分析

分析跳閘原因可能出現(xiàn)在切換裝置上。因無法追溯已完成的切換過程，熱控調(diào)試人員進(jìn)行了一次試驗(yàn)。啟動(dòng)1臺(tái)磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵，人為造成切換裝置動(dòng)作，觀察磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵是否異常。該試驗(yàn)一共進(jìn)行了3次，2次潤(rùn)滑油泵未發(fā)生異常，1次潤(rùn)滑油泵跳閘。因此，推斷是由于該電源切換裝置切換速度過慢，造成了磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵因電源喪失而停止。而DCS對(duì)潤(rùn)滑油泵的控制采用的是雙指令、短脈沖控制方式，啟動(dòng)指令發(fā)出3 s后就消失了(見圖2)，這是導(dǎo)致跳閘的另一個(gè)原因。

圖2 初始DCS啟動(dòng)指令

該潤(rùn)滑油泵一旦停止后，在接到再次啟動(dòng)指令前無法自行啟動(dòng)，因此電源重新接通并不能使其重新啟動(dòng)，也就造成了設(shè)備的真正停機(jī)。故而全部潤(rùn)滑油泵的停止造成了全部磨煤機(jī)的跳閘，全部磨煤機(jī)的跳閘造成了鍋爐的跳閘，從而使機(jī)組徹底跳閘。因此，再次查找上次空預(yù)器跳閘的原因：檢查了空預(yù)器的供電回路，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器的供電電源也是由一個(gè)切換裝置引出的，且該切換裝置與磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵所用的切換裝置是同一種型號(hào)的，所以空預(yù)器的跳閘原因也應(yīng)是切換裝置的問題。

4 改進(jìn)措施

從以上分析可以看出，切換裝置切換速度過慢是潤(rùn)滑油泵跳閘的主要原因，應(yīng)更換為速度更快的切換裝置。但由于訂貨周期的原因，更換切換裝置短期無法實(shí)現(xiàn)，因此考慮對(duì)DCS邏輯進(jìn)行改進(jìn)。

考慮用一個(gè)長(zhǎng)脈沖來控制潤(rùn)滑油泵，讓其在運(yùn)行期間保持啟動(dòng)指令狀態(tài)。當(dāng)電源短暫?jiǎn)适Р⒅匦芦@得后，使?jié)櫥捅媚苤匦聠?dòng)，從而使設(shè)備不會(huì)停機(jī)。但當(dāng)潤(rùn)滑油泵動(dòng)力電源長(zhǎng)期喪失時(shí)，其將一直保持啟動(dòng)指令狀態(tài)，會(huì)造成突然來電后潤(rùn)滑油泵無預(yù)期啟動(dòng)，造成嚴(yán)重的安全隱患。因此，設(shè)計(jì)該啟動(dòng)指令在潤(rùn)滑油泵長(zhǎng)時(shí)間斷電時(shí)能夠被自動(dòng)復(fù)位掉，初步邏輯修改如圖3所示。

圖3 初步邏輯修改

在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，若電源喪失，潤(rùn)滑油泵已實(shí)際停止，長(zhǎng)啟動(dòng)指令已被復(fù)位后，如果運(yùn)行人員再次發(fā)出啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵指令，啟動(dòng)指令長(zhǎng)信號(hào)由“0”變成“1”。此時(shí)，由于由潤(rùn)滑油泵停止信號(hào)觸發(fā)對(duì)SR觸發(fā)器復(fù)位的脈沖已作用完畢，不能夠再次對(duì)SR觸發(fā)器復(fù)位，將造成SR觸發(fā)器一直保持為“1”的狀態(tài)，潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)長(zhǎng)指令將一直保持，不能復(fù)位。為消除該缺陷，將潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)的長(zhǎng)指令信號(hào)“與”到長(zhǎng)指令信號(hào)的復(fù)位邏輯中，在長(zhǎng)指令信號(hào)存在且油泵已停止1 s后，復(fù)位跳閘長(zhǎng)指令信號(hào)。此邏輯更加合理，如圖4所示。

圖4 最終正確邏輯

5 改進(jìn)驗(yàn)證

邏輯修改完后，對(duì)上述邏輯的合理性進(jìn)行了實(shí)踐驗(yàn)證。

(1) 進(jìn)行設(shè)備的啟動(dòng)、停止操作，動(dòng)作正常，說明此邏輯能夠保證設(shè)備的正常操作功能。

(2) 先將設(shè)備啟動(dòng)運(yùn)行，然后拉掉設(shè)備動(dòng)力電源，設(shè)備停止。在1 s后重新投入動(dòng)力電源，設(shè)備保持停止?fàn)顟B(tài)，沒有啟動(dòng)。這說明設(shè)備失去動(dòng)力電源停止后，不會(huì)因一段時(shí)間后的突然送電而造成設(shè)備無預(yù)期啟動(dòng)。

(3) 先將設(shè)備啟動(dòng)運(yùn)行，拉掉設(shè)備動(dòng)力電源，設(shè)備停止，然后運(yùn)行人員在操作畫面再次啟動(dòng)設(shè)備。設(shè)備沒能成功啟動(dòng)，投入動(dòng)力電源，觀察設(shè)備狀態(tài)。此時(shí)設(shè)備仍保持停止?fàn)顟B(tài)，沒有啟動(dòng)。這說明設(shè)備失去動(dòng)力電源而停止后，不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行人員的多次啟動(dòng)而造成送電后設(shè)備無預(yù)期啟動(dòng)。

(4) 在機(jī)組停運(yùn)期間，將磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵全部運(yùn)行起來，然后多次進(jìn)行電源切換試驗(yàn)，觀察磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)電源切換前后磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵全部保持運(yùn)行狀態(tài)，不再發(fā)生因電源切換造成的跳閘事故，同時(shí)磨煤機(jī)也未接到因潤(rùn)滑油泵跳閘而發(fā)出的跳閘信號(hào)。這說明因電源切換裝置切換速度過慢而造成的設(shè)備誤跳閘問題已經(jīng)解決。

6 結(jié)束語

在完成對(duì)該電廠磨煤機(jī)潤(rùn)滑油泵的邏輯修改后，還對(duì)空預(yù)器的控制邏輯進(jìn)行了同樣的修改與試驗(yàn)，也獲得了很好的控制效果。在此后的調(diào)試及運(yùn)行過程中，也發(fā)生過類似的電源切換過程，但設(shè)備再未發(fā)生跳閘事故，說明了以上改進(jìn)是成功的，確保了設(shè)備的可靠運(yùn)行。

2014-11-17。

張建志(1969-)，男，高級(jí)工程師，主要從事火力發(fā)電廠調(diào)試工作，email：735282547@qq.com。