汽包虛假水位引起機(jī)組非停分析

楊博聞 羅昌福 田平 祁博武 李鵬輝 沈誠(chéng)

【摘 ?要】某電廠2019年3月7日4號(hào)鍋爐因汽包水位高高保護(hù)動(dòng)作停爐，汽輪機(jī)因發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作機(jī)組停機(jī)。主要原因是鍋爐制粉系統(tǒng)頻繁斷煤導(dǎo)致運(yùn)行參數(shù)大幅波動(dòng)，運(yùn)行人員升負(fù)荷過(guò)快形成汽包“虛假水位”造成水位快速上升，汽包水位高高保護(hù)動(dòng)作。文中分析了事故發(fā)生原因，指出生產(chǎn)過(guò)程中暴露的問(wèn)題，并提出了處理及防范措施。

【關(guān)鍵詞】逆功率;斷煤;虛假水位;暴露問(wèn)題;防范措施

前言

虛假水位是鍋爐運(yùn)行時(shí)不真實(shí)的水位。虛假水位的產(chǎn)生是由于當(dāng)汽包壓力突降時(shí)，爐水飽和溫度下降到壓力較低時(shí)的飽和溫度，使?fàn)t水大量放出熱量來(lái)進(jìn)行蒸發(fā)。于是爐水內(nèi)的汽泡增加，汽水混合物體積膨脹，促使水位很快上升，形成虛假水位。當(dāng)汽包壓力突升時(shí)，則相應(yīng)的飽和溫度提高一部分熱量被用于加熱爐水，而用來(lái)蒸發(fā)爐水的熱量則減少，爐水中汽泡量減少，使汽水混合物的體積收縮，促使水位很快下降，形成虛假水位。此外當(dāng)鍋爐內(nèi)熱負(fù)荷增加或驟減時(shí)，水的比容將增大或減小，也會(huì)形成虛假水位。鍋爐負(fù)荷突變、滅火、安全門動(dòng)作、燃燒不穩(wěn)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生虛假水位。

1 事件經(jīng)過(guò)

2019年3月7日13：40，4號(hào)機(jī)組負(fù)荷185MW，A、B、D、E磨運(yùn)行，A、B電泵運(yùn)行。

13：55 D磨煤機(jī)煤量突然到0 t/h，敲打給煤機(jī)入口管，根據(jù)聲音判斷為內(nèi)部無(wú)煤，停運(yùn)D磨，通知爐檢處理。

14：02 C磨啟動(dòng)。

15：06爐檢處理好4號(hào)爐D磨斷煤，啟動(dòng)D磨正常，15：08停C磨，15：09 D磨煤量再次突然到0 t/h，就地敲打無(wú)效，15：11重新啟C磨，停D磨。

15：11：48 主汽壓力（12.74MPa）因?yàn)閱?dòng)C磨且煤量增加開(kāi)始上升，15：12：30主汽壓力升高至13.12MPa。

15：12：36運(yùn)行人員手動(dòng)增加總閥位指令（179）升負(fù)荷，15：13：48閥位總指令（246），期間汽包水位快速上升，從55mm升至214mm.。

15：13：54 汽包水位236mm，B電泵切手動(dòng)，降低B電泵勺管至10%。15：13：57 “汽包水位高高”保護(hù)動(dòng)作，爐MFT。15：13：55 汽包水位236mm，A電泵切手動(dòng)。

15：16負(fù)荷減至15MW，機(jī)組切至中壓缸控制，開(kāi)啟高旁，高旁減溫水截止門打不開(kāi)，15：18：45高旁后溫度高保護(hù)動(dòng)作（最高431.5℃）高旁關(guān)閉（保護(hù)值：420℃）。

15：21：08發(fā)電機(jī)“逆功率”保護(hù)動(dòng)作，發(fā)電機(jī)解列、汽輪機(jī)跳閘。

15：25檢修人員就地處理高旁減溫水截止閥卡澀故障。

15：27：50 4號(hào)機(jī)組點(diǎn)火啟動(dòng)，18：00 4號(hào)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行。

2.現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

2.1 邏輯檢查

（1）汽包水位高高保護(hù)邏輯檢查

汽包水位共計(jì)三個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別按照單點(diǎn)邏輯運(yùn)算判斷后，進(jìn)行三取二汽包水位高高（定值≥230mm）邏輯判斷，并送至FSSS，進(jìn)行汽包水位高高邏輯保護(hù)動(dòng)作，延時(shí)5s。

（2）鍋爐MFT聯(lián)鎖跳閘汽輪機(jī)邏輯檢查

MFT動(dòng)作后，主蒸汽溫度低低（定值≤460℃），聯(lián)鎖跳閘汽輪機(jī)。

（3）旁路邏輯檢查

高旁壓力調(diào)節(jié)閥后溫度高高保護(hù)（定值≥430℃），延時(shí)10s，聯(lián)鎖關(guān)閉高旁;高旁壓力調(diào)節(jié)閥開(kāi)度大于3%聯(lián)鎖打開(kāi)高旁減溫水截止閥。

2.2 機(jī)組跳閘前參數(shù)變化

15：12：51 機(jī)組負(fù)荷133.5MW，主汽壓力13.2MPa，主汽流量361t/h，給水量420t/h，運(yùn)行人員切除協(xié)調(diào)控制，手動(dòng)操作汽機(jī)閥控手操器。

15：13：57機(jī)組負(fù)荷179.5MW，主汽壓力12.9MPa，主汽流量532.4t/h，給水量345t/h。

4號(hào)機(jī)組在66秒升負(fù)荷46MW。同時(shí)CCS給定（總閥位）從179（15：12：36）快速上升至246（15：13：47）。

15：12：40汽包水位10mm，15：13：55汽包水位236mm;期間給水流量從420t/h增加到466t/h，主汽流量從361t/h增加到532.4t/h，由此判斷為虛假水位。

汽包“虛假水位”形成原因：C磨啟動(dòng)后鍋爐燃燒突然加強(qiáng)，蒸發(fā)量突然增加，鍋筒水面下的汽泡容積迅速增加，同時(shí)由于加負(fù)荷過(guò)快，鍋筒壓力的下降，飽和溫度隨之下降，蒸發(fā)管和鍋筒水容積中含汽率增加。汽泡容積增加會(huì)使鍋爐水位有所增加，盡管蒸發(fā)量大于給水量，但在一開(kāi)始時(shí)水位不僅沒(méi)有下降反而迅速上升，這就形成“虛假水位”。

3 原因分析

1）4號(hào)鍋爐跳閘原因：鍋爐汽包水位高高;

2）汽包水位高高原因：運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)主汽壓力升高，切除協(xié)調(diào)控制，迅速開(kāi)大汽機(jī)調(diào)閥，負(fù)荷增長(zhǎng)過(guò)快（66s負(fù)荷增加46MW），形成汽包“虛假水位”致汽包水位快速升高，超過(guò)保護(hù)值。

3）4號(hào)汽輪機(jī)跳閘原因：首出是發(fā)電機(jī)跳閘。

4）4發(fā)電機(jī)跳閘原因?yàn)椋耗婀β时Ｗo(hù)動(dòng)作。

5）逆功率保護(hù)動(dòng)作原因：鍋爐MFT動(dòng)作，快減負(fù)荷，汽輪機(jī)切換至中壓缸運(yùn)行，高旁聯(lián)開(kāi)。高旁減溫水故障，高旁后蒸汽溫度高聯(lián)關(guān)，汽輪機(jī)進(jìn)汽量下降。

6）D給煤機(jī)斷煤原因：

（1）3月7日4號(hào)爐配煤方式：A、B、E磨小紀(jì)汗/貧瘦煤5：5進(jìn)行摻配;C、D磨匯金/貧痩煤5：5。

（2）D磨匯金煤全水分10%左右、煤泥含量較多粘性大。

4暴露的主要問(wèn)題

1）入爐煤質(zhì)管控不到位，近期煤質(zhì)差、熱值低、灰分大、堵煤頻發(fā)、水位異常等未制定有效的、有針對(duì)性的應(yīng)急防范措施。

2）運(yùn)行人員對(duì)汽包水位控制重視及事故演練不到位，事故應(yīng)急處理能力不足。

3）故障設(shè)備應(yīng)急防范措施制定不到位，故障處理不及時(shí)

5 防范措施

1）加強(qiáng)燃料采購(gòu)、摻配摻燒，物料部結(jié)合煤炭市場(chǎng)情況，采購(gòu)合理的原煤，滿足入爐摻配需求，燃料管理部結(jié)合煤場(chǎng)存煤及來(lái)煤實(shí)際情況、機(jī)組運(yùn)行情況，合理?yè)脚?，確保入爐熱值達(dá)到紅線要求以上。

2）運(yùn)行部結(jié)合近期煤質(zhì)，從防結(jié)焦、防塌灰、防滅火方面制定有效的、有針對(duì)性的應(yīng)急防范措施。

3）加強(qiáng)缺陷管理，特別影響機(jī)組安全的重大缺陷應(yīng)立即予以消除，不能消除時(shí)，應(yīng)制定保證機(jī)組安全運(yùn)行的措施。

4）運(yùn)行部加強(qiáng)人員培訓(xùn)，針對(duì)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀制定典型的事故處理方案并加強(qiáng)學(xué)習(xí)。

5）盡快選擇合適時(shí)機(jī)更換高旁減溫水隔離電磁閥。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈悅.汽包虛假水位探析.硅谷，2014，21期.

[2]程曉婷，鄭玉平，陳德磊，鍋爐虛假水位的產(chǎn)生與處理方法[J]，冶金動(dòng)力.2013（12）

作者簡(jiǎn)介：

楊博聞，男，陜西西安。高級(jí)工程師，工學(xué)學(xué)士，主要研究方向：大型火電機(jī)組調(diào)試及技術(shù)監(jiān)督研究。

（作者單位：華電電力科學(xué)研究院有限公司）