電廠工業(yè)水泵跳閘異常處理及優(yōu)化改造

張帆，張偉

(神華國華永州發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南永州425000)

電廠工業(yè)水泵跳閘異常處理及優(yōu)化改造

張帆，張偉

(神華國華永州發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南永州425000)

根據(jù)某電廠工業(yè)水泵運(yùn)行中因控制回路故障而跳閘，造成工業(yè)水系統(tǒng)停運(yùn)、空壓機(jī)系統(tǒng)停運(yùn)、循環(huán)水泵軸承溫度高等一系列異常問題，分析了工業(yè)水泵控制回路設(shè)計(jì)存在的問題及工業(yè)水系統(tǒng)停運(yùn)對其它系統(tǒng)和設(shè)備帶來的影響，并提出了相應(yīng)的處理意見及優(yōu)化改造措施。

工業(yè)水泵；工業(yè)水；冷卻水；優(yōu)化改造

發(fā)電廠的工業(yè)水是在原水的基礎(chǔ)上通過沉淀、過濾、凈化等工藝預(yù)處理而成。其水質(zhì)應(yīng)滿足碳酸鹽硬度＜250 mg/L， pH 值在 6.5～9.5范圍內(nèi)〔1〕，懸浮物的含量，對于300 MW以上機(jī)組，宜小于50 mg/L，對于其他機(jī)組，應(yīng)小于100 mg/L〔2〕。電廠工業(yè)水系統(tǒng)向很多輔機(jī)和輔助系統(tǒng)提供冷卻用水和工藝用水，是電廠里工藝流程的重要組成部分，與電廠機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性緊密相連。機(jī)組正常運(yùn)行期間，若發(fā)生工業(yè)水系統(tǒng)停運(yùn)，將會(huì)引起空壓機(jī)跳閘、循環(huán)水泵軸承溫度高等一系列異常事件，給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來威脅。通過對工業(yè)水泵運(yùn)行中異常跳閘造成工業(yè)水系統(tǒng)停運(yùn)、空壓機(jī)系統(tǒng)停運(yùn)、循環(huán)水泵軸承溫度高等一系列異常問題，分析了工業(yè)水泵控制回路設(shè)計(jì)存在的問題及工業(yè)水系統(tǒng)停運(yùn)對其他系統(tǒng)和設(shè)備帶來的影響，并提出了相應(yīng)的處理意見、建議及優(yōu)化改造措施，對進(jìn)行該類異常事件的事故處理及相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)化改造具有一定的參考和借鑒意義。

1 電廠工業(yè)水系統(tǒng)介紹

某電廠為2臺(tái)350 MW超臨界濕冷燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，電廠設(shè)計(jì)安裝了3臺(tái)工業(yè)水泵，1套變頻器，正常時(shí)工業(yè)水泵1臺(tái)變頻運(yùn)行兩臺(tái)工頻備用，3臺(tái)可任意一臺(tái)選擇變頻運(yùn)行。電廠工業(yè)水系統(tǒng)由工業(yè)消防水池、工業(yè)水泵、工業(yè)水管路和工業(yè)水用戶等組成，如圖1所示。其主要作用是為空壓機(jī)及干燥機(jī)、循環(huán)水泵、空預(yù)器軸承、鍋爐啟動(dòng)疏水泵、脫硫漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)油泵等轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械提供冷卻水，同時(shí)為化學(xué)專業(yè)汽水取樣間、制氫站制氫設(shè)備及脫硫工藝水箱等用戶提供冷卻水和補(bǔ)充水源。

圖1 工業(yè)水系統(tǒng)

2 異常及處理

事發(fā)前工況，2017年1月7日，該電廠1號機(jī)組負(fù)荷300 MW，2號機(jī)組停運(yùn)，空壓機(jī)系統(tǒng)A，B，C，E空壓機(jī)運(yùn)行，F(xiàn)空壓機(jī)檢修。10時(shí)05分，發(fā)現(xiàn)B工業(yè)水泵跳閘，A，C備用工業(yè)水泵未聯(lián)鎖啟動(dòng)，立即手動(dòng)試啟A和C工業(yè)水泵也無法啟動(dòng)，事件造成全廠工業(yè)水系統(tǒng)停運(yùn)。10時(shí)07分值班員發(fā)現(xiàn)B，C，A空壓機(jī)相繼跳閘，立即啟動(dòng)D空壓機(jī)運(yùn)行，緊接著E空壓機(jī)發(fā)生跳閘，3 min后最后一臺(tái)D空壓機(jī)也跳閘，壓縮空氣母管壓力開始快速下降，相關(guān)設(shè)備跳閘參數(shù)趨勢如圖2所示。為減緩壓縮空氣母管壓力下降速度，立即停止除灰系統(tǒng)輸灰，關(guān)閉壓縮空氣母管至輸灰壓縮空氣儲(chǔ)罐進(jìn)氣手動(dòng)門，將機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在當(dāng)前值，停止所有氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作。檢查確認(rèn)B工業(yè)水泵跳閘的原因?yàn)榫偷乜刂乒駜?nèi)控制回路保險(xiǎn)熔斷所致。因情況緊急，直接將相鄰設(shè)備控制柜內(nèi)的控制保險(xiǎn)拆下安裝在工業(yè)水泵控制柜內(nèi)，10時(shí)20分工業(yè)水泵控制回路保險(xiǎn)安裝好，立即啟動(dòng)了ABC3臺(tái)工業(yè)水泵和5臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行，壓縮空氣系統(tǒng)壓力逐漸恢復(fù)至0.7 MPa，循環(huán)水泵軸承及其他工業(yè)水用戶的設(shè)備參數(shù)逐漸恢復(fù)正常。

圖2 工業(yè)水泵跳閘相關(guān)設(shè)備參數(shù)歷史趨勢

3 異常情況分析

該電廠B工業(yè)水泵運(yùn)行中異常跳閘，處于聯(lián)鎖備用狀態(tài)的A，C工業(yè)水泵卻未聯(lián)鎖啟動(dòng)，最終導(dǎo)致工業(yè)水系統(tǒng)停運(yùn)。工業(yè)水系統(tǒng)的停運(yùn)將會(huì)對空壓機(jī)、循環(huán)水泵等很多工業(yè)水用戶產(chǎn)生很大影響〔3〕。

3.1 原因分析

事發(fā)前，工業(yè)水泵的運(yùn)行方式為B工業(yè)水泵變頻運(yùn)行，A，C工業(yè)水泵工頻方式備用。B工業(yè)水泵跳閘后確認(rèn)跳閘原因?yàn)榭刂苹芈繁ｋU(xiǎn)熔斷，更換保險(xiǎn)后工業(yè)水泵啟動(dòng)運(yùn)行正常。3臺(tái)工業(yè)水泵設(shè)計(jì)為共用一個(gè)控制回路，這樣當(dāng)出現(xiàn)控制回路保險(xiǎn)熔斷時(shí)，3臺(tái)工業(yè)水泵都將無法運(yùn)行。發(fā)現(xiàn)該問題后對工業(yè)水泵的控制回路進(jìn)行了優(yōu)化改造〔4〕；改造后3臺(tái)工業(yè)水泵的控制回路相互獨(dú)立，互不干擾，一個(gè)控制回路控制一臺(tái)工業(yè)水泵，這樣有效避免了該類異常事件的再次發(fā)生，提高了工業(yè)水泵的運(yùn)行可靠性。

3.2 對空壓機(jī)系統(tǒng)的影響

該電廠共設(shè)計(jì)安裝有6臺(tái)空壓機(jī)，正常時(shí)4臺(tái)運(yùn)行，2臺(tái)備用，出口壓力為0.73 MPa，6臺(tái)空壓機(jī)出口采用母管制。壓縮空氣系統(tǒng)的作用分別是為機(jī)組各氣動(dòng)閥門、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、儀表等提供儀用氣源，為氣力除灰系統(tǒng)提供輸灰動(dòng)力氣源以及為其他用戶提供冷卻或吹掃用的廠用氣源?？諌簷C(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，直接影響電廠機(jī)組的安全運(yùn)行，對安全生產(chǎn)極為重要。

該電廠空壓機(jī)設(shè)計(jì)只有工業(yè)水1路冷卻水源，當(dāng)出現(xiàn)工業(yè)水中斷時(shí)很容易造成全部空壓機(jī)跳閘的嚴(yán)重后果。本次工業(yè)水系統(tǒng)異常停運(yùn)后，導(dǎo)致運(yùn)行的空壓機(jī)因失去冷卻水冷卻而相繼發(fā)生排氣溫度高保護(hù)動(dòng)作跳閘，儀用及廠用壓縮空氣母管壓力開始快速下降。為避免儀用壓縮空氣壓力下降過快，立即停止了除灰系統(tǒng)輸灰，關(guān)閉了壓縮空氣母管向輸灰壓縮空氣的供氣門。本次異常導(dǎo)致儀用、廠用壓縮空氣壓力最低分別降至0.42 MPa，0.43 MPa，因一些氣動(dòng)閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)在儀用壓縮空氣壓力低至0.4 MPa以下時(shí)將無法保持正常工作，所以在此情況下應(yīng)穩(wěn)定機(jī)組當(dāng)前負(fù)荷，停止所有氣動(dòng)門和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作，以免機(jī)組的一些重要?dú)鈩?dòng)門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)因氣源壓力不足出現(xiàn)異常動(dòng)作，從而對機(jī)組的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。異常發(fā)生后該電廠對空壓機(jī)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造〔5〕，在空壓機(jī)房工業(yè)水進(jìn)水母管上增設(shè)一路備用冷卻水管路 (接自消防水)，正常時(shí)該路水源手動(dòng)門關(guān)閉，當(dāng)工業(yè)水中斷時(shí)，及時(shí)投入備用冷卻水，以提高空壓機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

3.3 對循環(huán)水泵的影響

該電廠循環(huán)水泵電機(jī)及軸承冷卻水設(shè)計(jì)只有工業(yè)水1路冷卻水源，當(dāng)出現(xiàn)工業(yè)水系統(tǒng)異常停運(yùn)時(shí)，容易引起循環(huán)水泵軸承溫度快速升高，若工業(yè)水系統(tǒng)不能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常將會(huì)引發(fā)循環(huán)水泵軸承溫度高保護(hù)跳閘，最終導(dǎo)致運(yùn)行機(jī)組因凝汽器真空低保護(hù)動(dòng)作而發(fā)生跳閘的異常事故。本次工業(yè)水系統(tǒng)異常停運(yùn)事件，使1號機(jī)組1B循環(huán)水泵推力瓦溫度由50℃最高上升至70℃，已接近設(shè)備報(bào)警值75℃ (設(shè)備跳閘值80℃)。此次異常處理拆借了相鄰設(shè)備的控制保險(xiǎn)。如果按照常規(guī)的設(shè)備異常聯(lián)系處理流程，處理時(shí)間肯定會(huì)延長，這將對循環(huán)水泵和機(jī)組的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅。在此情況下應(yīng)做好啟動(dòng)備用循環(huán)水泵及備用真空泵的準(zhǔn)備工作，以備在必要時(shí)隨時(shí)投運(yùn)，給事故處理爭取更多的時(shí)間，同時(shí)做好機(jī)組破壞真空停機(jī)的事故預(yù)想。

為避免這種異常事件再次發(fā)生，對機(jī)組循環(huán)水泵的冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。分別在各循環(huán)水泵出口液控蝶閥后增設(shè)1路水源管，然后按對應(yīng)機(jī)組分別將增設(shè)的水源管合并在一起，各自接到對應(yīng)機(jī)組循環(huán)水泵的冷卻水母管上，并在增設(shè)管路的各分支和母管上安裝隔離閥門，如圖3所示，圖中虛線部分為建議優(yōu)化改造管路。該路水源作為循環(huán)水泵的備用冷卻水，當(dāng)電廠工業(yè)水失去后投入運(yùn)行，另外也可以在循環(huán)水泵啟動(dòng)正常后將其冷卻水切換至該路運(yùn)行，經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化改造后可提高循環(huán)水泵的運(yùn)行可靠性和機(jī)組的安全穩(wěn)定性。

圖3 循環(huán)水泵冷卻水系統(tǒng)改造

3.4 對鍋爐CEMS系統(tǒng)及脫硝系統(tǒng)的影響

壓縮空氣系統(tǒng)為鍋爐CEMS(煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng))系統(tǒng)煙氣采樣探頭提供反吹掃氣源，當(dāng)壓縮空氣壓力過低或失去后可能會(huì)導(dǎo)致CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示異常，影響發(fā)電廠環(huán)保數(shù)據(jù)的真實(shí)性。此時(shí)應(yīng)注意監(jiān)視CEMS系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取相應(yīng)處理措施。

該電廠采用的是以尿素為還原劑的SNCR脫硝技術(shù)，其工作原理為脫硝系統(tǒng)的尿素經(jīng)溶化后其溶液通過計(jì)量分配裝置，在壓縮空氣的作用下經(jīng)過尿素噴槍霧化后進(jìn)入熱解爐進(jìn)行分解，分解出的氨氣和二氧化碳再經(jīng)由氨噴射系統(tǒng)進(jìn)入脫硝煙道。尿素溶液的霧化效果好壞會(huì)直接影響到脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行和熱解爐的安全。尿素溶液霧化不好會(huì)使熱解爐內(nèi)出現(xiàn)固化，而且一旦固化則很難再溶解，會(huì)造成熱解爐流通面積減少，導(dǎo)致脫硝效率的降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致煙氣排放的NOx含量超標(biāo)。儀用壓縮空氣的壓力和品質(zhì)會(huì)直接影響尿素溶液的霧化效果，在壓縮空氣系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)密切關(guān)注脫硝系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)變化，出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整，避免發(fā)生環(huán)保排放超標(biāo)事件〔6〕，影響電廠效益。

3.5 對其它專業(yè)設(shè)備的影響

此次異常還造成了除灰系統(tǒng)的停運(yùn)，脫硫石膏脫水系統(tǒng)A真空泵跳閘，A真空皮帶脫水機(jī)及B石膏排出泵等設(shè)備跳閘。另外空預(yù)器軸承、鍋爐啟動(dòng)疏水泵、脫硫漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)油泵等轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的冷卻水，化學(xué)專業(yè)汽水取樣間、制氫站制氫設(shè)備、溴化鋰空調(diào)系統(tǒng)及脫硫工藝水箱等用戶的冷卻水和工藝用水都是使用的工業(yè)水。因本次工業(yè)水系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)間不是很長，短時(shí)間內(nèi)對這些用戶的運(yùn)行沒有造成較大影響，但是也要對每一個(gè)用戶進(jìn)行認(rèn)真的檢查，以防發(fā)生異常。

4 結(jié)論和建議

1)工業(yè)水系統(tǒng)是保證電廠各輔機(jī)正常運(yùn)行的重要系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)組運(yùn)行期間發(fā)生工業(yè)水泵異常跳閘，應(yīng)立即啟動(dòng)備用工業(yè)水泵運(yùn)行，若工業(yè)水泵均無法啟動(dòng)導(dǎo)致工業(yè)水系統(tǒng)停運(yùn)，應(yīng)立即進(jìn)行檢查處理，盡快恢復(fù)運(yùn)行。同時(shí)應(yīng)密切監(jiān)視好空壓機(jī)、循環(huán)水泵等關(guān)系到機(jī)組運(yùn)行安全的重要設(shè)備的運(yùn)行情況，必要時(shí)可啟動(dòng)備用設(shè)備運(yùn)行，若空壓機(jī)和循環(huán)水泵設(shè)計(jì)有備用冷卻水時(shí)，應(yīng)立即投入運(yùn)行。

2)為避免儀用壓縮空氣壓力下降過快，空壓機(jī)系統(tǒng)停運(yùn)后應(yīng)立即關(guān)閉壓縮空氣母管向輸灰壓縮空氣的供氣門。為避免機(jī)組的一些重要?dú)鈩?dòng)門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)因氣源壓力低出現(xiàn)異常動(dòng)作，對機(jī)組的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響，應(yīng)穩(wěn)定機(jī)組當(dāng)前負(fù)荷，停止所有氣動(dòng)門和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作，同時(shí)還應(yīng)做好機(jī)組跳閘的事故預(yù)想。

3)該電廠通過對工業(yè)水泵控制回路及空壓機(jī)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，提高了工業(yè)水系統(tǒng)和空壓機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，對保證電廠機(jī)組長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4)建議新建電廠在設(shè)計(jì)安裝鍋爐火檢冷卻風(fēng)機(jī)、工業(yè)水泵等重要設(shè)備時(shí)，各設(shè)備的控制回路應(yīng)分開，避免相互干擾；對于循環(huán)水泵、空壓機(jī)等重要設(shè)備的冷卻水應(yīng)設(shè)計(jì)安裝2路水源，以提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性。

〔1〕向澤長.火電廠工業(yè)冷卻水系統(tǒng)擬定與分析 〔J〕.安徽電力，1999，16(3):64-65.

〔2〕羅賢勇.火力發(fā)電廠工業(yè)水系統(tǒng)設(shè)置探討 〔J〕.沿海企業(yè)與科技，2009(10):144-146..

〔3〕王輝.熱電廠工業(yè)水系統(tǒng)運(yùn)行異常處理及結(jié)構(gòu)優(yōu)化 〔J〕.廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，11(4):15-17.

〔4〕范國偉.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) 〔M〕.北京:人民郵電出版社.2013.

〔5〕秦文防，鄭文敬，鄭尊建，等.電廠壓縮空氣系統(tǒng)工藝改造〔J〕.電力科學(xué)與工程，2011，27(4):72-74.

〔6〕全國人大常委會(huì)辦公廳.中華人民共和國大氣污染防治法(最新修訂本)〔M〕.北京:中國民主法治出版社.2015.

Abnormal Treatment and Optimization of Industrial Pump Trip in Power Plant

ZHANG Fan，ZHANG Wei
(Shenhua Guohua Yongzhou Power Generation Co.， Ltd， Yongzhou 425000， China)

The paper firstly points out the problem that the operation of the industrial water pump in a power plant is tripped due to the fault of the control circuit， resulting in a series of abnormal events such as industrial water system outage， air compressor system outage，circulating pump bearing temperature is high and so on.And then it analyzes the problems existing in the design of industrial water pump control circuit and the influence of industrial water system outage on other systems and equipment.At last it puts forward corresponding treatments and suggestions.

industrial water pump； industrial water； cooling water； optimization transformation

TK621.9

B

1008-0198(2017)05-0071-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.018

2017-08-22

張帆(1983)，男，漢族，河南商丘人，工程師，從事火力發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行工作。