海外火電工程熱工調(diào)試問題及分析

李 佳，王忠言，李茹艷，劉希聞，刁云鵬，祝藝寧，黃驛皓

(1.國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長春 130021；2.國網(wǎng)吉林省電力有限公司,長春 130028；3.吉林石化公司動(dòng)力一廠，吉林 吉林 132021；4.吉林石化公司碳纖維廠，吉林 吉林 132021)

分散控制系統(tǒng)(DCS)是以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)為設(shè)計(jì)原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。DCS是整個(gè)電廠不可缺少的部分，為電廠運(yùn)行人員帶來極大的方便。無論是硬件還是軟件，均具有極高的可靠性與精確性。調(diào)試過程中，應(yīng)確保操作員站畫面顯示準(zhǔn)確，設(shè)備操作正常。下面以印尼某電廠為例，介紹熱工調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方式。

1 工程概況

印尼某電廠地處西蘇拉威西島，赤道附近，南緯2°，蘇拉威西島其為熱帶雨林氣候，年降水量2 500 mm以上。該電廠的2×2.5 MW循環(huán)流化床機(jī)組汽輪機(jī)采用某廠生產(chǎn)的N30-8.83-1型汽輪機(jī)，其DCS及數(shù)字電液調(diào)節(jié)裝置(DEH)均采用上海某公司生產(chǎn)的控制系統(tǒng)。

2 調(diào)試過程中存在的問題及分析

2.1 卡件受潮上電被燒損問題

開始調(diào)試汽輪機(jī)相關(guān)設(shè)備時(shí)，上電前對(duì)其配套的汽輪機(jī)危機(jī)跳閘系統(tǒng)(ETS)控制柜空開上口電壓進(jìn)行測(cè)量，萬用表顯示值為220.8 V，符合設(shè)備運(yùn)行要求。然而開關(guān)初次合閘瞬間一塊可編程邏輯控制器(PLC)卡件被燒壞，卡件指示燈閃爍后熄滅。汽輪機(jī)廠家查看后未能及時(shí)找到原因，換上新卡件后再次發(fā)生同樣的現(xiàn)象。測(cè)量空開合閘后的輸出電壓在220.6 V。

初步分析是由于電廠建設(shè)施工時(shí)間長，而當(dāng)?shù)嘏R近海邊，氣候潮濕悶熱，卡件存放超過三個(gè)月未投入使用，導(dǎo)致卡件內(nèi)部電路發(fā)生短路，上電后被燒毀。經(jīng)驗(yàn)證，使用國內(nèi)新運(yùn)到的卡件則不會(huì)出現(xiàn)此種情況。

經(jīng)上述分析總結(jié)出：工程建在臨近海邊，氣候潮濕的地方時(shí)，存放時(shí)間超過一個(gè)月的卡件或其他電子設(shè)備最好應(yīng)先用吹風(fēng)機(jī)等烘干或及時(shí)返廠換新后投入使用，以免造成不必要的損失。

2.2 DEH機(jī)柜內(nèi)部接線及邏輯組態(tài)錯(cuò)誤

做汽輪機(jī)主保護(hù)試驗(yàn)時(shí)，跳閘首出信號(hào)混亂，經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)柜內(nèi)某個(gè)端子缺少內(nèi)部環(huán)線，此種問題通常是由汽輪機(jī)廠家負(fù)責(zé)并且在設(shè)備到廠后檢查并處理。最終調(diào)試人員向廠家要來內(nèi)部接線資料，根據(jù)現(xiàn)象測(cè)試相關(guān)端子的通斷，接好內(nèi)部環(huán)線并順利完成試驗(yàn)。在做機(jī)械超速試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組在3 106 r/min汽輪機(jī)跳閘，這明顯是錯(cuò)誤的現(xiàn)象，因?yàn)榇饲白鲭姵僭囼?yàn)時(shí)，可以看出機(jī)械超速保護(hù)大約在3 200 r/min(機(jī)械超速屏蔽，噴油電磁閥動(dòng)作而不跳機(jī))，此次汽輪機(jī)跳閘明顯是由其他原因引起。經(jīng)檢查DEH邏輯，發(fā)現(xiàn)某功能塊定值有誤。DEH內(nèi)部邏輯雖復(fù)雜，但由于廠家多次調(diào)試過，均為成型產(chǎn)品，因此調(diào)試人員很少去檢查DEH邏輯組態(tài)，常通過仿真驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。機(jī)械超速難以通過仿真驗(yàn)證，而調(diào)試人員和廠家均未完全檢查DEH內(nèi)部邏輯，導(dǎo)致第一次試驗(yàn)失敗。經(jīng)上述分析總結(jié)出：在做汽輪機(jī)主保護(hù)試驗(yàn)前，熱工調(diào)試人員應(yīng)和廠家共同檢查DEH機(jī)柜內(nèi)部接線和DEH邏輯組態(tài)，以免影響工程進(jìn)度。

2.3 電磁干擾問題

做汽輪機(jī)靜態(tài)電超速試驗(yàn)時(shí)，給其中一個(gè)轉(zhuǎn)速加信號(hào)，發(fā)現(xiàn)另外兩個(gè)轉(zhuǎn)速會(huì)自動(dòng)跳變。三個(gè)轉(zhuǎn)速探頭均為磁阻式探頭。由于跳變的轉(zhuǎn)速信號(hào)毫無規(guī)律性，因此排除DEH中邏輯的錯(cuò)誤；將另外兩個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)線從卡件底座處解線，發(fā)現(xiàn)跳變信號(hào)消失，證明信號(hào)不是來自于卡件而是來自于信號(hào)電纜，因此排除轉(zhuǎn)速卡件故障；考慮可能是由于受到電磁干擾。仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)DEH三個(gè)轉(zhuǎn)速通過一根電纜的三根線芯接入，之間產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，此后將其換成三根電纜，問題得以解決。

經(jīng)上述分析總結(jié)出：50 Hz的頻率信號(hào)產(chǎn)生變化的電場(chǎng),所以運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。電荷周圍空間存在電場(chǎng),電荷運(yùn)動(dòng)使電場(chǎng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),所以運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，最終，在另外兩根線芯當(dāng)中有了振蕩的頻率信號(hào)。對(duì)于轉(zhuǎn)速信號(hào)的傳輸，一定要選擇屏蔽效果較好的電纜，同時(shí)盡量不要選擇一根電纜的三根線芯，距離過近，干擾影響變大。

2.4 交流接觸器觸點(diǎn)失靈

某次汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前夕，鍋爐已持續(xù)運(yùn)行10多個(gè)小時(shí)，主汽壓力已達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)條件。操作員發(fā)現(xiàn)此時(shí)的DEH機(jī)柜雙路電源失去，當(dāng)前無法完成掛閘。此前做汽輪機(jī)保護(hù)試驗(yàn)及仿真時(shí)并未出現(xiàn)該現(xiàn)象。調(diào)試人員第一時(shí)間前往DEH柜檢查柜內(nèi)指示燈及掛閘電磁閥。測(cè)量掛閘電磁閥阻值，顯示600 Ω左右，與試驗(yàn)前阻值大致相同，排除掛閘電磁閥故障。

依據(jù)圖紙，測(cè)試柜內(nèi)每一個(gè)相關(guān)輸入輸出端子的通斷，發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)交流接觸器個(gè)別觸點(diǎn)失靈，更換新器件后，機(jī)組仍未能掛閘。經(jīng)過檢查后，發(fā)現(xiàn)是用于空氣斷路器電源保護(hù)的7個(gè)穩(wěn)壓二極管中的1個(gè)被擊穿。用萬用表測(cè)量其正向和負(fù)向?qū)娮栾@示異常，更換新二極管后汽輪機(jī)順利掛閘。

經(jīng)上述分析總結(jié)出：交流接觸器觸點(diǎn)失靈為常見現(xiàn)象，尤其在長時(shí)間未動(dòng)作的情況下更易發(fā)生。通常為觸點(diǎn)吸合后難以斷開，尤其在潮濕的海邊，執(zhí)行機(jī)構(gòu)生銹的可能性很大，應(yīng)該定期檢查。但本次出現(xiàn)的核心問題在于穩(wěn)壓二極管被燒斷，因此應(yīng)該隨時(shí)關(guān)注顯示畫面動(dòng)態(tài)，以便出現(xiàn)問題及時(shí)解決。

2.5 鍋爐吹灰系統(tǒng)不配套

鍋爐吹灰系統(tǒng)設(shè)備一般由吹灰廠家成套提供，而該電廠的吹灰系統(tǒng)分別有鍋爐廠、閥門廠家、吹灰器廠家各自選型供貨，這樣就造成了吹灰系統(tǒng)的管徑和吹灰壓力調(diào)節(jié)閥以及吹灰器之間的不匹配，為吹灰壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)帶來很大困難，在設(shè)備動(dòng)態(tài)調(diào)試期間曾出現(xiàn)蒸汽壓力超壓，安全門動(dòng)作的情況。

經(jīng)上述分析總結(jié)出：為了避免類似情況的發(fā)生，鍋爐吹灰系統(tǒng)設(shè)備最好由吹灰廠家成套提供。如果不能，熱工調(diào)試人員要根據(jù)實(shí)際情況，通過觀察曲線，優(yōu)化PID調(diào)節(jié)參數(shù)及控制算法，增加聯(lián)鎖保護(hù)等功能，實(shí)現(xiàn)吹灰壓力全程自動(dòng)控制。

2.6 電氣與熱工人員溝通不良

機(jī)組首次并網(wǎng)時(shí)出現(xiàn)機(jī)組逆功率跳閘，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)假并網(wǎng)信號(hào)未解除。該電廠并網(wǎng)邏輯見圖1，取油開關(guān)的合閘信號(hào)作為并網(wǎng)信號(hào)，四路信號(hào)分別為三路并網(wǎng)，一路為假并網(wǎng)。

圖1 并網(wǎng)信號(hào)邏輯圖

為了方便電氣做試驗(yàn)?zāi)M并網(wǎng)，將四個(gè)信號(hào)同時(shí)接入，由于假并網(wǎng)取非，不會(huì)出現(xiàn)真并網(wǎng)現(xiàn)象。真正并網(wǎng)的時(shí)候，應(yīng)該把假并網(wǎng)信號(hào)線解除，否則輸出結(jié)果始終為假。

經(jīng)上述分析總結(jié)出：本次失誤主要在于電氣與熱工人員溝通不到位，除了仔細(xì)檢查邏輯外，熱工與電氣人員要加強(qiáng)溝通。

3 結(jié)束語

本文以國外印尼某電廠為例，針對(duì)新建機(jī)組調(diào)試過程中硬件設(shè)備及DCS邏輯中出現(xiàn)的問題進(jìn)行改進(jìn)，該廠靠近海邊，空氣潮濕，導(dǎo)致存在很多內(nèi)陸電廠未曾遇到過的特殊問題[1]。環(huán)境與氣候決定了此次調(diào)試注定與眾不同，考慮的因素更多，不止涉及到熱工調(diào)試，包括化學(xué)海水淡化等，都帶來一定的困難，熱工調(diào)試人員在調(diào)試過程中除了依靠自己的多年經(jīng)驗(yàn)外，一定要與其他專業(yè)人員做好溝通，邏輯和接線要親自檢查，不要過分依賴于設(shè)備廠家。