350MW機(jī)組給水流量低的停機(jī)分析

喬璐

摘 要：鍋爐發(fā)生MFT保護(hù)動(dòng)作，連鎖引起汽機(jī)跳閘和發(fā)電機(jī)解列。鍋爐跳閘首出信號(hào)為“主蒸汽流量大于360 t/h且給水流量低”，即主汽流量大于360 t/h且給水流量低于324 t/h，延時(shí)20 s。原因分析表明，機(jī)組運(yùn)行時(shí)發(fā)生LVDT連桿脫落缺陷，脫落LVDT連桿彎曲，造成LVDT套筒內(nèi)部磨損;反饋無法線性顯示實(shí)際位置，存在反饋值突變至0%的可能;然后，通過伺服卡自動(dòng)控制回路計(jì)算，輸出較大控制電流指令，驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)開門進(jìn)汽。在給水主控的自動(dòng)控制下，A汽泵迅速減小出力，B汽泵超速至6 202 r/min后保護(hù)動(dòng)作跳閘，最終總給水流量迅速降低，觸發(fā)鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作。

關(guān)鍵詞：給水流量低;給水泵;LVDT連桿

中圖分類號(hào)：TV734文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）32-0133-03

Abstract： MFT protection action of boiler occurred， which caused turbine trip and generator disconnection. The first signal of boiler trip is "main steam flow is greater than 360 t/h and feed water flow is low"， that is， main steam flow is greater than 360 t/h and feed water flow is lower than 324 t/h， with a delay of 20 s. The analysis of the cause showed that during the operation of the unit， the LVDT connecting rod fell off， and the LVDT connecting rod was bent， resulting in the internal wear of the LVDT sleeve; the feedback could not display the actual position linearly， and there was the possibility that the feedback value would suddenly change to 0%; then， through the automatic control circuit of the servo card， a large control current command was output to drive the hydraulic servo motor to open the door and feed steam. Under the automatic control of feed water main control， the output of steam pump a is reduced rapidly， when the speed of steam pump B reached 6 202 r/min， the protection action tripped， finally the total feed water flow decreased rapidly due to insufficient adjustment， which triggered the boiler MFT protection action.

Keywords： little feed water flow;feed pump;LVDT connectingrod

某電廠機(jī)組裝機(jī)容量為350 MW，配備兩臺(tái)50%額定容量的汽動(dòng)給水泵，備用一臺(tái)30%額定容量的電動(dòng)調(diào)速給水泵。2020年9月21日18：55：00，機(jī)組負(fù)荷為300 MW，機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)及各輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行正常。

1 事件經(jīng)過

19：00：00，機(jī)組負(fù)荷為300 MW，B汽泵轉(zhuǎn)速4 969 r/min，高壓調(diào)門給定指令91%，但高壓調(diào)門反饋顯示103%。熱控人員發(fā)現(xiàn)B汽泵高壓調(diào)門反饋LVDT連桿有單側(cè)脫落，聯(lián)系運(yùn)行人員，要求將給水自動(dòng)模式切換為手動(dòng)運(yùn)行，待停B汽動(dòng)給水泵后處理該缺陷。

20：04：00，機(jī)組負(fù)荷為280 MW，A汽泵入口給水流量為604 t/h，B汽泵入口水流量為594 t/h，參數(shù)穩(wěn)定。20：20：00，熱控人員簽發(fā)《B汽泵調(diào)節(jié)LVDT檢查》搶修工作票，開始進(jìn)行現(xiàn)場處理。

20：27：26，B汽泵轉(zhuǎn)速突增至5 381 r/min，高壓調(diào)門給定指令0%，高壓調(diào)門反饋60%，低壓調(diào)門給定指令60%。B汽泵入口給水流量增加，由于總給水流量增加，在給水主控的自動(dòng)控制下，A汽泵輸出至MEH的給水轉(zhuǎn)速指令設(shè)定值開始快速減小，A汽泵入口給水流量快速降低。

20：27：28，B汽泵轉(zhuǎn)速增至5 964 r/min，高壓調(diào)門給定指令快速減至0%，高壓調(diào)門反饋60%，低壓調(diào)門指令減至43%。此時(shí)，由于轉(zhuǎn)速突增，B汽泵轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制切除遙調(diào)，B汽泵給水控制和MEH轉(zhuǎn)速控制均保持手動(dòng)狀態(tài)。A汽泵高、低壓調(diào)門反饋繼續(xù)減少。

20：28：34，B汽泵轉(zhuǎn)速增至6 202 r/min（轉(zhuǎn)速保護(hù)定值6 202 r/min），超速保護(hù)動(dòng)作，B汽泵跳閘，高壓調(diào)門給定指令0%、高壓調(diào)門反饋60%，低壓調(diào)門開度為43%。20：28：35，連鎖啟電動(dòng)給水泵，機(jī)組RB動(dòng)作，D制粉系統(tǒng)跳閘，手動(dòng)停止電泵輔助油泵，增加電泵及A汽泵出力。由于前期B汽泵轉(zhuǎn)速突增，給水量增加，A汽泵在給水自動(dòng)狀態(tài)下自動(dòng)降低出力后，給水偏差大，切手動(dòng)，出力過低，而B汽泵超速跳閘后，手動(dòng)狀態(tài)下A汽泵和電泵后未能及時(shí)增加出力，導(dǎo)致總給水流量快速下降。

20：29：01，鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作，連鎖跳閘汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。首出信號(hào)為“主蒸汽流量大于360 t/h且給水流量低”。

2 現(xiàn)場情況檢查

2.1 保護(hù)動(dòng)作情況

機(jī)組運(yùn)行過程中，其工作在AGC協(xié)調(diào)控制方式，處于自動(dòng)給水狀態(tài)，自動(dòng)切除及保護(hù)邏輯動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，具體說明如下。

一是B汽泵超速跳閘。MEH中超速保護(hù)定值為6 202 r/min，保護(hù)動(dòng)作正確。二是給水主控自動(dòng)切除。B轉(zhuǎn)速突增后，總給水流量增加，給水主控設(shè)定值與實(shí)際值偏差超過300 t/h，自動(dòng)切除，動(dòng)作正確。三是給水泵RB。兩臺(tái)汽泵運(yùn)行，RB功能投入后，實(shí)際發(fā)電負(fù)荷大于195 MW且其中一臺(tái)給水泵跳閘，觸發(fā)給水泵RB[1]，跳D磨，保留3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，整個(gè)RB動(dòng)作過程正確無誤。四是“主蒸汽流量大于360 t/h且給水流量低”鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作?？偨o水流量低于324 t/h，延時(shí)20 s觸發(fā)，保護(hù)動(dòng)作正確。五是鍋爐MFT連鎖跳閘汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，保護(hù)動(dòng)作正確。

2.2 給水控制邏輯說明

在DCS控制系統(tǒng)中，給水主控接收協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)輸出的主控制指令和中間點(diǎn)溫度調(diào)整修正的給水指令作為給水主控設(shè)定值[2]，采用PID“一拖二”控制方式，通過調(diào)整A、B汽泵轉(zhuǎn)速指令跟蹤總給水流量設(shè)定值。

A、B汽泵轉(zhuǎn)速指令通過硬接線分別送至A、B汽泵MEH控制系統(tǒng)。MEH控制系統(tǒng)投入遙控模式接收DCS發(fā)出的汽泵轉(zhuǎn)速指令，通過調(diào)整高、低壓調(diào)門開度指令跟蹤汽泵轉(zhuǎn)速設(shè)定值。

高、低壓調(diào)門開度指令傳送給調(diào)門開度位置伺服卡。伺服卡根據(jù)設(shè)定的開度指令和LVDT位置反饋的偏差向油動(dòng)機(jī)發(fā)出驅(qū)動(dòng)電流指令，進(jìn)而控制EH油壓，使LVDT位置反饋跟蹤調(diào)門開度指令。另外，每個(gè)調(diào)門LVDT位置反饋均采用雙冗余配置，實(shí)際參與控制的調(diào)門位置LVDT反饋由2個(gè)LVDT位置反饋值取大獲得。

通過以上分析可以看出，B汽泵轉(zhuǎn)速突增的直接原因是伺服卡驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)的電流指令增加，使得EH油壓增加，實(shí)際高調(diào)門開度增加，汽泵進(jìn)汽量隨之增加，最終導(dǎo)致超速跳閘。但由于位置伺服卡相關(guān)的控制電流和取大值前的2個(gè)LVDT反饋信號(hào)沒有進(jìn)入DCS歷史數(shù)據(jù)庫，因此無法查詢事故發(fā)生時(shí)的實(shí)際值，給事故分析增加了難度。

2.3 高壓調(diào)門伺服卡介紹

型號(hào)為國電南自MAXDNA-IOP341。汽機(jī)閥門位置調(diào)節(jié)器模件采用一對一的閥門卡配置，單路輸出驅(qū)動(dòng)一個(gè)閥門的電液伺服閥的線圈;冗余的LVDT的位置反饋信號(hào)能夠有效判斷LVDT斷線等各類工況;用戶定制程序以5 ms的速度執(zhí)行卡件內(nèi)部程序。通過伺服卡的功能和控制原理介紹可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)LVDT反饋出現(xiàn)故障時(shí)，如果事先在轉(zhuǎn)速控制伺服卡監(jiān)視畫面未將伺服卡控制切手動(dòng)，則不能有效防止處理LVDT連桿過程中LVDT反饋信號(hào)突變，將導(dǎo)致高調(diào)門在伺服卡自動(dòng)控制下瞬間全開進(jìn)汽。

2.4 工作票檢查情況

由搶修單內(nèi)容可見，搶修人員安全措施要求運(yùn)行人員加強(qiáng)對給水流量等主要參數(shù)的監(jiān)視，危險(xiǎn)源點(diǎn)控制要求注意勿走錯(cuò)間隔，但未提及轉(zhuǎn)速伺服卡控制切手動(dòng)運(yùn)行、給水控制切手動(dòng)運(yùn)行、啟動(dòng)電動(dòng)給水泵等防止事故處理過程中B汽泵超速跳閘的重要措施，而運(yùn)行人員也沒有其他補(bǔ)充，事故預(yù)想不充分，給機(jī)組運(yùn)行帶來了安全隱患。

3 原因分析

通過查詢歷史曲線、事件記錄、現(xiàn)場咨詢，分析認(rèn)為，機(jī)組停機(jī)的主要原因是B汽泵超速跳閘，導(dǎo)致“給水流量低”鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作，聯(lián)鎖汽輪機(jī)跳閘，發(fā)電機(jī)解列。

綜合考慮各種情況進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，B汽泵超速的原因是脫落LVDT連桿彎曲，造成LVDT套筒內(nèi)部磨損，反饋無法線性顯示實(shí)際位置，存在反饋值突變至0%的可能，進(jìn)而通過伺服卡自動(dòng)控制回路計(jì)算，輸出較大控制電流指令，驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)開門進(jìn)汽。

3.1 機(jī)組停機(jī)原因

B汽泵跳閘后，總給水流量迅速降低且低于324 t/h，延時(shí)20 s觸發(fā)“主蒸汽流量大于360 t/h且給水流量低”鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作。

3.2 總給水流量降低原因

由于B汽泵轉(zhuǎn)速突增，B汽泵入口給水流量由594 t/h迅速增大至738 t/h，總給水流量突升至1 257 t/h。由于總給水流量增加，在給水主控的自動(dòng)控制下，A汽泵輸出至MEH的給水轉(zhuǎn)速指令設(shè)定值開始快速減小，A汽泵入口給水流量快速降低。此后，給水主控因設(shè)定值與總給水量偏差大切手動(dòng)，A汽泵入口給水流量由604 t/h迅速降低至0 t/h。B汽泵超速保護(hù)動(dòng)作跳閘后，盡管聯(lián)鎖啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，運(yùn)行人員試圖手動(dòng)增加電泵及A汽泵出力，但因調(diào)整不夠及時(shí)導(dǎo)致總給水流量迅速降低而觸發(fā)鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作。

3.3 B汽泵超速跳閘原因

B汽泵跳閘的原因是B汽泵轉(zhuǎn)速突增，達(dá)到MEH中超速保護(hù)定值6 202 r/min，鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作;B汽泵轉(zhuǎn)速突增的直接原因是伺服卡驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)的電流指令增加，使得EH油壓增加，實(shí)際高調(diào)門開度增加，進(jìn)氣量增加;伺服卡驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)的電流指令增加的原因是位置伺服卡自動(dòng)控制過程中LVDT反饋信號(hào)突變至0%，比設(shè)定值低，通過PID計(jì)算輸出較大控制電流指令，驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)開門進(jìn)汽。

下面進(jìn)行LVDT反饋信號(hào)突變的原因分析。經(jīng)過后期檢查對比分析，缺陷出現(xiàn)后，運(yùn)行過程中，高調(diào)門實(shí)際位置為0%，高選LVDT反饋值為連桿脫落LVDT反饋。在運(yùn)行過程中，其由103%變化至59%。對脫落連桿LVDT進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，LVDT連桿彎曲變形，造成LVDT套筒內(nèi)部磨損，反饋無法線性顯示實(shí)際位置[3]，存在反饋值突變至0%的可能。該測點(diǎn)無歷史記錄，無法提供相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)。

B小機(jī)高調(diào)閥的伺服閥故障原因如下：2019年4月，在機(jī)組小修過程中，運(yùn)維人員對B給水泵汽輪機(jī)高調(diào)閥進(jìn)行維護(hù)，分別對閥桿進(jìn)行更換，對伺服閥進(jìn)行返廠檢修。事故發(fā)生后，對伺服閥進(jìn)行了空載拉閥試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)高調(diào)閥反饋與指令偏差大，跟蹤不及時(shí)。更換伺服閥后進(jìn)行試驗(yàn)對比，發(fā)現(xiàn)高調(diào)閥調(diào)節(jié)特性明顯提升。因此，判斷該伺服閥返廠修復(fù)后伺服閥線圈仍然存在故障，導(dǎo)致運(yùn)行過程中線圈電壓值頻繁波動(dòng)。

4 暴露的主要問題

4.1 設(shè)備維護(hù)不到位

設(shè)備巡視及日常維護(hù)有疏漏，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理LVDT反饋連桿脫落缺陷。

4.2 隱患認(rèn)識(shí)不足，處理時(shí)機(jī)不當(dāng)，處理措施不當(dāng)

工作票安全措施存在漏洞，事故預(yù)想不充分，未考慮汽泵轉(zhuǎn)速突增情況，增加后續(xù)處理難度。未第一時(shí)間啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，停止故障泵運(yùn)行。

4.3 技術(shù)管理有疏漏，專業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備不足

發(fā)現(xiàn)缺陷后，未及時(shí)切除給水自動(dòng)和位置伺服卡自動(dòng)，進(jìn)行人為干預(yù)調(diào)整。重要測點(diǎn)未納入歷史數(shù)據(jù)庫，不利于故障檢修及日常維護(hù)。

5 處理及防范措施

針對上述問題，本文提出以下處理及防范措施。一是對脫落的LVDT構(gòu)件進(jìn)行更換處理，停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，調(diào)門行程無卡澀，反饋正常;二是加強(qiáng)機(jī)組設(shè)備日常檢查及維護(hù);三是加強(qiáng)檢修，提高運(yùn)行人員對設(shè)備的掌握能力，避免后期出現(xiàn)誤判情況;四是加強(qiáng)專業(yè)技能培訓(xùn)，提高運(yùn)行人員的事故處理能力，若出現(xiàn)汽動(dòng)給水泵汽門LVDT脫落情況，應(yīng)解除汽泵自動(dòng)，手動(dòng)調(diào)整，調(diào)整無效應(yīng)立即啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，停止故障泵運(yùn)行，調(diào)整給水流量與機(jī)組負(fù)荷匹配;五是加強(qiáng)對MEH系統(tǒng)故障處理的學(xué)習(xí)力度，增加LVDT反饋故障的應(yīng)急處理預(yù)案;六是將汽泵LVDT反饋點(diǎn)及伺服卡控制指令輸出電流等測點(diǎn)納入歷史數(shù)據(jù)庫，便于日常維護(hù)和監(jiān)視。

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