660 MW超超臨界機(jī)組熱工DPU卡件故障案例分析

周 哲

(安徽華電六安電廠有限公司，安徽 六安 237000)

0 前言

近年來(lái)，隨著超超臨界機(jī)組容量、參數(shù)逐漸提高，其熱控自動(dòng)化程度也不斷提高。分散處理單元(distributed processing unit，DPU)是 DCS 系統(tǒng)的控制級(jí)單元，是完成控制邏輯、實(shí)現(xiàn)各種控制功能的心臟。當(dāng)熱工DPU發(fā)生故障時(shí)，由于故障發(fā)生時(shí)間的不確定性和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，導(dǎo)致熱工維護(hù)人員不能及時(shí)處理。為獲取有利時(shí)間，穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行，保證人身和設(shè)備安全，需要運(yùn)行人員能在第一時(shí)間正確處理。這既是對(duì)運(yùn)行值班人員事故處理能力的考驗(yàn)，也是對(duì)值班長(zhǎng)的協(xié)調(diào)管理能力的高要求。

1 機(jī)組簡(jiǎn)介

某電廠2臺(tái)660 MW機(jī)組鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，汽輪機(jī)為上海電氣集團(tuán)有限公司制造的一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)為上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的QFSN-660-2型三相同步汽輪發(fā)電機(jī)。

2 熱機(jī)DPU故障案例分析

2.1 故障前機(jī)組運(yùn)行方式

4號(hào)機(jī)組負(fù)荷580 MW，AGC投入，給煤量200 t/h(A，B，C，D，E制粉系統(tǒng)運(yùn)行)，給水流量 1 617.5 t/h，總風(fēng)量 1 750 t/h，高調(diào)閥位開(kāi)度 31.1 %，主汽壓力 23.98 MPa， 機(jī)組運(yùn)行正常。

2.2 故障經(jīng)過(guò)

某日02:40，監(jiān)盤(pán)人員發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)組TURB02站DPU故障，DCS給水系統(tǒng)畫(huà)面4號(hào)機(jī)A，B汽泵前置泵出口流量、總給水流量及各電動(dòng)門(mén)狀態(tài)無(wú)顯示，呈現(xiàn)離線狀態(tài)；凝結(jié)水系統(tǒng)部分電動(dòng)門(mén)狀態(tài)、凝結(jié)水流量無(wú)顯示，呈離線狀態(tài)；除氧器水位、各高低加水位、高低加各級(jí)疏水氣動(dòng)門(mén)、高低加危急疏水氣動(dòng)門(mén)均無(wú)顯示，呈離線狀態(tài)；B循環(huán)水泵電流及各項(xiàng)參數(shù)無(wú)顯示，呈離線狀態(tài)。

2.3 處理方法

值長(zhǎng)立即安排人員到就地監(jiān)視4號(hào)機(jī)除氧器水位、各高壓加熱器水位、各低壓加熱器水位；就地檢查號(hào)4機(jī)B循環(huán)水泵及其余各系統(tǒng)電動(dòng)門(mén)、氣動(dòng)門(mén)正常。解除4號(hào)機(jī)組AGC，CCS，將控制方式切至TF方式，解除給水主控自動(dòng)。4號(hào)機(jī)組監(jiān)盤(pán)人員由2人監(jiān)盤(pán)增至3人；1人負(fù)責(zé)凝結(jié)水系統(tǒng)，調(diào)整除氧器水位正常；1人監(jiān)視汽水系統(tǒng)畫(huà)面，調(diào)整總給水流量并監(jiān)視汽泵轉(zhuǎn)速，保證4號(hào)爐過(guò)熱度正常，并通過(guò)過(guò)熱度的變化判斷給水流量的增加變化；1人監(jiān)視制粉、風(fēng)煙及其他畫(huà)面，確保在TF模式下各主要參數(shù)不出現(xiàn)大幅擾動(dòng)及異常。

03:00，檢查人員匯報(bào)5號(hào)低加水位高達(dá)500 mm且持續(xù)上漲，立即安排將5號(hào)低加危急疏水氣動(dòng)門(mén)開(kāi)啟，但未成功開(kāi)啟。隨后立即解列5，6號(hào)低加汽側(cè)運(yùn)行，就地開(kāi)啟5，6號(hào)低加危急疏水氣動(dòng)門(mén)、4號(hào)機(jī)凝結(jié)水至高、低壓疏水?dāng)U容器減溫水氣動(dòng)門(mén)，并就地急停4號(hào)機(jī)A低加疏水泵。監(jiān)盤(pán)人員發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)組四抽至除氧器電動(dòng)門(mén)關(guān)閉，立即手動(dòng)開(kāi)啟并安排人員加強(qiáng)檢查。

06:00，熱控準(zhǔn)備執(zhí)行4號(hào)機(jī)2號(hào)站(4TURB02)切換工作。將4號(hào)機(jī)A汽泵出口電動(dòng)門(mén)、B汽泵出口電動(dòng)門(mén)、3號(hào)高加進(jìn)水電動(dòng)門(mén)、1號(hào)高加出水電動(dòng)門(mén)、高加水側(cè)旁路電動(dòng)門(mén)、主給水電動(dòng)門(mén)控制方式切至就地，將4號(hào)機(jī)B循環(huán)水泵電機(jī)開(kāi)關(guān)控制方式切至就地，將4號(hào)機(jī)B循環(huán)水泵出口液控蝶閥控制方式切至就地；并安排人員在循泵房監(jiān)視循環(huán)水泵運(yùn)行狀態(tài)，做好B循泵跳閘立即手動(dòng)關(guān)閉其出口液控蝶閥的事故預(yù)想。解除A，B汽泵水量控制自動(dòng)，投入4號(hào)爐A，B層等離子穩(wěn)燃。

07:35，重啟DPU主站，主站工作正常。由副站切至主站，檢查信號(hào)正常。更換副站卡件并下裝邏輯，恢復(fù)機(jī)組正常運(yùn)行。

2.4 異常原因

4號(hào)機(jī)組TURB02號(hào)站DPU主站故障，自動(dòng)切副站，副站出現(xiàn)異常(邏輯丟失)。檢查主副站同時(shí)失去作用，導(dǎo)致4號(hào)機(jī)部分系統(tǒng)參數(shù)、電動(dòng)門(mén)調(diào)門(mén)狀態(tài)無(wú)法監(jiān)視和操作。

2.5 注意事項(xiàng)

(1) 在解除AGC，CCS控制方式，切至TF方式運(yùn)行時(shí)，由于給水流量無(wú)法監(jiān)視，應(yīng)將給水主控切至手動(dòng)調(diào)節(jié)，并加強(qiáng)對(duì)過(guò)熱度的監(jiān)視，維持過(guò)熱度正常；盡量避免大幅調(diào)節(jié)，維持機(jī)組負(fù)荷、汽溫、汽壓穩(wěn)定。

(2) 各級(jí)加熱器水位無(wú)法監(jiān)視時(shí)，應(yīng)立即安排人員就地加強(qiáng)監(jiān)視，并保持通訊暢通。發(fā)生異常時(shí)，應(yīng)立即匯報(bào)監(jiān)盤(pán)人員加以調(diào)整，無(wú)法調(diào)整時(shí)應(yīng)開(kāi)啟事故疏水，必要時(shí)可以解列加熱器汽側(cè)運(yùn)行。

(3) 低加汽側(cè)解列后，凝結(jié)水溫度的急劇下降會(huì)使除氧器壓力下降較快，因除氧器壓力對(duì)應(yīng)下的飽和溫度下降速率要小于壓力的下降速率，使除氧器產(chǎn)生“過(guò)氧沸騰”，造成除氧器及管道振動(dòng)大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成汽泵前置泵入口汽化，故應(yīng)加強(qiáng)對(duì)除氧器水位和溫度、壓力的監(jiān)視。除氧器溫度下降過(guò)快時(shí)，及時(shí)開(kāi)大輔汽至除氧器供汽電動(dòng)門(mén)，必要時(shí)降負(fù)荷運(yùn)行，減少進(jìn)入除氧器的溫度較低的凝結(jié)水流量，減緩除氧器壓力下降速率，防止給水泵汽化。

(4) 加強(qiáng)對(duì)各監(jiān)視段壓力、溫度以及大小機(jī)軸向位移、低壓缸脹差的監(jiān)視。

(5) 為防止保護(hù)誤動(dòng)，解除FSSS給水流量低低鍋爐MFT保護(hù)、A/B給水泵主保護(hù)(防止再循環(huán)門(mén)誤開(kāi)），將MEH小機(jī)指令控制切至手動(dòng)，A/B給水泵自動(dòng)控制切至手動(dòng)。

(6) 高加汽側(cè)解列后，給水溫度急劇下降，機(jī)組負(fù)荷約上漲40 MW，手動(dòng)減負(fù)荷至正常；爐側(cè)減煤，機(jī)側(cè)控制給水穩(wěn)定或少許加水，監(jiān)視過(guò)熱度變化。待主汽溫度開(kāi)始下降時(shí)，穩(wěn)住爐側(cè)給煤不變，減少給水，防止超低溫。注意除氧器水位下降較快時(shí)，應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)備用凝結(jié)水泵維持除氧器水位。

(7) 目前，運(yùn)行人員基本熟悉機(jī)組各電動(dòng)門(mén)的就地操作方式，但對(duì)氣動(dòng)門(mén)就地操作方法仍不了解，僅僅知道重要?dú)鈩?dòng)門(mén)失氣后的狀態(tài)。集控人員應(yīng)熟練掌握危急時(shí)刻氣動(dòng)門(mén)的就地操作方法，以免出現(xiàn)異常時(shí)無(wú)法操作，進(jìn)而導(dǎo)致事故擴(kuò)大。

3 電氣DPU故障案例分析

3.1 故障前機(jī)組運(yùn)行方式

3號(hào)機(jī)組負(fù)荷454 MW，AGC投入，給煤量 170 t/h(B，C，D，F(xiàn) 制 粉 系 統(tǒng) 運(yùn) 行)， 給水流量 1 500 t/h，總風(fēng)量 1 460 t/h，主汽壓力18.42 MPa。

3.2 故障經(jīng)過(guò)

21:55，監(jiān)盤(pán)人員發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)DCS電氣報(bào)警畫(huà)面發(fā)“發(fā)電機(jī)保護(hù)A屏發(fā)電機(jī)差動(dòng)跳閘”“發(fā)電機(jī)保護(hù)A屏發(fā)電機(jī)定子接地3ω0”“發(fā)電機(jī)保護(hù)A屏發(fā)電機(jī)定子接地3U0跳閘”“發(fā)電機(jī)保護(hù)A屏發(fā)電機(jī)低壓記憶過(guò)流跳閘”“發(fā)電機(jī)保護(hù)A屏發(fā)電機(jī)對(duì)稱過(guò)負(fù)荷定時(shí)限”“發(fā)電機(jī)保護(hù)A屏發(fā)電機(jī)對(duì)稱過(guò)負(fù)荷反時(shí)限”“發(fā)電機(jī)保護(hù)A屏發(fā)電機(jī)失磁”“發(fā)電機(jī)保護(hù)A屏發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地跳閘”“發(fā)電機(jī)保護(hù)A屏發(fā)電機(jī)程跳逆功率跳閘”信號(hào)；3號(hào)機(jī)“3ELEC1”熱工控制柜CP主、CP輔、BK主、I/O主、I/O輔及A，B DPU故障；3號(hào)發(fā)變組所有參數(shù)測(cè)點(diǎn)、6 kV工作3A段所有開(kāi)關(guān)測(cè)點(diǎn)、3號(hào)爐分離器水位測(cè)點(diǎn)離線；3號(hào)機(jī)組切至TF方式。切除給水自動(dòng)，穩(wěn)定3號(hào)機(jī)組運(yùn)行。就地檢查3號(hào)發(fā)變組、勵(lì)磁系統(tǒng)、6 kV系統(tǒng)、400 V系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)，并連續(xù)監(jiān)視。同時(shí)，將3號(hào)機(jī)UPS切至直流供電，投入3號(hào)爐A，B層等離子運(yùn)行。

21:56，就地檢查發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)電子間3號(hào)機(jī)“3ELEC1”熱工控制柜上方空調(diào)管道漏水。立即采取防水措施，并將DCS電子間空調(diào)機(jī)組停運(yùn)。

3.3 處理方法

22:13，2期集控室正常照明滅、集控大屏幕監(jiān)視滅，直流事故照明切換正常；3號(hào)爐C磨煤機(jī)跳閘，3號(hào)機(jī)保安PC 3A段母線所有負(fù)荷停運(yùn)，3號(hào)機(jī)400 V除塵PC 3A段自動(dòng)切至3號(hào)C除塵變供電；3號(hào)機(jī)主機(jī)B潤(rùn)滑油泵、3號(hào)機(jī)B交流密封油泵、3號(hào)機(jī)B小機(jī)B交流潤(rùn)滑油泵、3號(hào)爐A密封風(fēng)機(jī)、3號(hào)機(jī)A火檢冷卻風(fēng)機(jī)跳閘；備用設(shè)備聯(lián)鎖啟動(dòng)，3號(hào)爐排渣機(jī)跳閘，A，B空預(yù)器出口熱一次風(fēng)電動(dòng)門(mén)關(guān)閉，B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉控制跳手動(dòng)。啟動(dòng)3號(hào)機(jī)柴油發(fā)電機(jī)，恢復(fù)3號(hào)機(jī)保安PC 3A段。立即手動(dòng)開(kāi)啟A，B空預(yù)器出口熱一次風(fēng)電動(dòng)門(mén)，控制3號(hào)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。立即派人就地檢查，發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)照明變低壓側(cè)4334開(kāi)關(guān)、3號(hào)A鍋爐變低壓側(cè)4315開(kāi)關(guān)、3號(hào)機(jī)A除塵變低壓側(cè)4327開(kāi)關(guān)跳閘。

22:18，就地檢查無(wú)異常后，手動(dòng)試合3號(hào)機(jī)照明變低壓側(cè)4334開(kāi)關(guān)成功，手動(dòng)試合3號(hào)A鍋爐變低壓側(cè)4315開(kāi)關(guān)成功。將3號(hào)爐F制粉系統(tǒng)切換為A制粉系統(tǒng)運(yùn)行，啟動(dòng)3號(hào)爐C磨煤機(jī)運(yùn)行；穩(wěn)定3號(hào)機(jī)組330 MW運(yùn)行，退出3號(hào)爐空預(yù)器間隙控制系統(tǒng)，投入3號(hào)爐空預(yù)器連續(xù)吹灰。檢查各輔機(jī)、MCC電源恢復(fù)正常，加強(qiáng)監(jiān)視各系統(tǒng)參數(shù)正常。

22:26，為防止3號(hào)發(fā)變組保護(hù)A屏保護(hù)裝置誤動(dòng)，退出3號(hào)發(fā)變組保護(hù)A屏“跳滅磁開(kāi)關(guān)I”“跳滅磁開(kāi)關(guān)II”“跳主變高壓側(cè)4703斷路器I”“跳主變高壓側(cè)4703斷路器II”“關(guān)主汽門(mén)”出口壓板。

23:30，3號(hào)發(fā)變組所有參數(shù)測(cè)點(diǎn)、6 kV工作3A段所有開(kāi)關(guān)測(cè)點(diǎn)恢復(fù)正常。機(jī)組恢復(fù)正常，投入3號(hào)發(fā)變組保護(hù)A屏“跳滅磁開(kāi)關(guān)I”“跳滅磁開(kāi)關(guān)II”“跳主變高壓側(cè)4703斷路器I”“跳主變高壓側(cè)4703斷路器II”“關(guān)主汽門(mén)”出口壓板。

3.4 異常原因

3號(hào)機(jī)電子間3號(hào)機(jī)“3ELEC1”熱工控制柜上方空調(diào)管道漏水導(dǎo)致3號(hào)機(jī)“3ELEC1”熱工控制柜CP主、CP輔、BK主、I/O主、I/O輔及A，B DPU故障。

3.5 注意事項(xiàng)

(1) 輔機(jī)電機(jī)跳閘后，檢查備用設(shè)備聯(lián)鎖啟動(dòng)正常，檢查各電氣系統(tǒng)、負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，母線失電后配合電氣維護(hù)人員檢查無(wú)異后可試強(qiáng)合1次，保證機(jī)組系統(tǒng)設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

(2) 關(guān)鍵參數(shù)無(wú)法監(jiān)視時(shí)，要善于從其他參數(shù)或現(xiàn)象來(lái)分析判斷，提前預(yù)調(diào)整，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(3) 母線失電后恢復(fù)，應(yīng)檢查母線運(yùn)行正常，并逐一檢查各負(fù)荷正常，確認(rèn)無(wú)誤后再將原跳閘輔機(jī)投入備用。

(4) 發(fā)現(xiàn)煤量、水量異常波動(dòng)，確認(rèn)無(wú)其他異常后，及時(shí)將控制方式切至TF模式，將煤量、水量恢復(fù)至正常值，維持煤水比穩(wěn)定，分離器出口蒸汽過(guò)熱度正常。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著火電機(jī)組容量、參數(shù)逐漸提高，為了提高機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，控制系統(tǒng)廣泛使用DCS。在享受不斷完善和功能齊全的自動(dòng)控制系統(tǒng)的同時(shí)，一旦DPU設(shè)備故障，也會(huì)給電力生產(chǎn)人員帶來(lái)不可預(yù)測(cè)的后果。

(1) 處理熱工DPU卡件故障一定要分清主次，專業(yè)分工明確，責(zé)任到人。統(tǒng)一指揮口令，協(xié)調(diào)各專業(yè)之間的處理措施，避免重要項(xiàng)目重復(fù)操作或無(wú)人操作。另外，要安排專人對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行全面檢查和專項(xiàng)檢查，防止發(fā)生二次事故或事故擴(kuò)大化。

(2) 故障發(fā)生后，若機(jī)組未跳閘，立即調(diào)整機(jī)組燃燒穩(wěn)定，維持機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定；各監(jiān)盤(pán)人員要做好事故預(yù)想，對(duì)自己的操作任務(wù)、操作目的要明確，并對(duì)操作行為負(fù)責(zé)。關(guān)鍵時(shí)刻要保持清醒頭腦，忙而不亂，確保事故可控、在控。

(3) 運(yùn)行值班員應(yīng)加強(qiáng)業(yè)務(wù)技能學(xué)習(xí)，不斷提升各崗位整體協(xié)調(diào)、危急時(shí)刻保證機(jī)組安全運(yùn)行的決斷能力，真正做到下令正確、及時(shí)，指揮從容鎮(zhèn)定、有條不紊，盡量縮短事故處理時(shí)間，保障機(jī)組的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

1 焦宏波，竇紅霞.火電廠典型熱工保護(hù)誤動(dòng)的原因分析與改進(jìn)[J].電力安全技術(shù)，2011，13(3)：53-55。

2 邸若冰.一起冗余DPU全停引起的機(jī)組跳閘分析[J].電力安全技術(shù)，2011，14(4)：30-32.

3 潘書(shū)林.火電機(jī)組DCS常見(jiàn)問(wèn)題與建議[C].全國(guó)發(fā)電廠DCS與SIS技術(shù)研討會(huì)暨熱工自動(dòng)化專業(yè)會(huì)議，2006：28-30.