火電廠防止給煤機(jī)控制回路電源瞬時(shí)失電的優(yōu)化措施

寧夏棗泉發(fā)電有限責(zé)任公司 孫 巖 陳 昊

寧夏棗泉發(fā)電有限責(zé)任公司現(xiàn)有兩臺(tái)660MW 超超臨界機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配置六臺(tái)CS2024型電子稱(chēng)重式給煤機(jī)，由上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院提供，每臺(tái)給煤機(jī)同步配置低電壓穿越裝置。2019年12月11日，#2機(jī)組負(fù)荷515MW，磨煤機(jī)A、B、C、D、E 運(yùn)行，總?cè)剂狭?58t/h。機(jī)組運(yùn)行中因UPS A 段饋線(xiàn)柜內(nèi)“#2機(jī)熱控UPS 電源柜電源一”空開(kāi)ZK5脫扣，電源丟失，引起#2機(jī)熱控UPS 電源柜供電電源切換，切換過(guò)程中所有給煤機(jī)控制回路瞬時(shí)失電，給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)消失，鍋爐失去全部燃料保護(hù)跳閘。

國(guó)內(nèi)大型火電廠主要使用STOCK 型或類(lèi)似原理的給煤機(jī)，很多電廠已為變頻器電源配置低電壓穿越裝置，但發(fā)生控制回路瞬時(shí)失電時(shí)，給煤機(jī)仍會(huì)跳閘無(wú)法自啟，STOCK 型或類(lèi)似原理的給煤機(jī)均存在此類(lèi)問(wèn)題，本文從故障發(fā)生的原因及解決問(wèn)題的方案上進(jìn)行詳細(xì)的剖析。

1 故障原因分析

1.1 機(jī)組MFT 原因分析

STOCK 給煤機(jī)電氣回路圖見(jiàn)圖1所示，給煤機(jī)變頻器動(dòng)力電源由MCC 段送來(lái)的一路三相380VAC 電源，給煤機(jī)控制回路電源取自熱控UPS電源柜。六臺(tái)給煤機(jī)控制回路電源均取自熱控UPS電源柜，熱控UPS 電源柜兩路進(jìn)線(xiàn)總電源分別取自UPS A 段饋線(xiàn)柜和UPS B 段饋線(xiàn)柜，經(jīng)雙電源切換裝置（GE Entell-Switch250）后為六臺(tái)給煤機(jī)控制回路供電，如圖1所示。

經(jīng)檢查UPS A 段饋線(xiàn)柜斷路器ZK5故障脫扣，導(dǎo)致#2機(jī)組熱控UPS 電源柜雙電源切換裝置啟動(dòng)，切換過(guò)程中給煤機(jī)控制回路電源瞬時(shí)失電，五臺(tái)運(yùn)行給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)消失，鍋爐失去全部燃料。失去全部燃料MFT 邏輯判斷為：任一油層投運(yùn)或磨煤機(jī)運(yùn)行記憶、鍋爐失去所有油燃料及鍋爐失去所有煤燃料條件同時(shí)滿(mǎn)足。失去所有煤燃料條件為六套制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)停運(yùn)或給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)消失，邏輯圖如圖2所示。

圖1 給煤機(jī)控制電源分配圖

圖2 A 磨組停運(yùn)邏輯圖（其他磨組同A 磨）

1.2 給煤機(jī)跳閘原因分析

經(jīng)測(cè)試，熱控UPS 電源柜雙電源切換裝置GE Entell-Switch250故障切換時(shí)間約70ms，切換過(guò)程中電壓最低跌落至1.2V（圖3）。由于控制回路電源電壓最低跌落至1.2V，遠(yuǎn)程啟動(dòng)繼電器FS 在電壓瞬間跌落過(guò)程中無(wú)法自保持，導(dǎo)致給煤機(jī)變頻器啟動(dòng)指令1ZJ 觸點(diǎn)斷開(kāi)，給煤機(jī)跳閘（圖4）。

圖3 雙電源切換裝置切換時(shí)間及壓降測(cè)試結(jié)果

圖4 給煤機(jī)控制回路原理圖

2 防止給煤機(jī)控制回路電源瞬時(shí)失去的措施

為提高給煤機(jī)運(yùn)行可靠性，從給煤機(jī)控制回路電源及DCS 邏輯兩方面入手，現(xiàn)分述如下：

合理配置給煤機(jī)控制電源。六臺(tái)給煤機(jī)控制回路電源均取自熱控UPS 電源柜，對(duì)六臺(tái)給煤機(jī)控制回路電源重新引接合理配置，將六臺(tái)給煤機(jī)控制回路電源由熱控UPS 電源柜改至A/B UPS 饋線(xiàn)柜，A、C、F 給煤機(jī)控制回路電源取自UPS A 段饋線(xiàn)屏,B、D、E 給煤機(jī)控制回路電源取自UPS B 段饋線(xiàn)屏。

給煤機(jī)控制回路中加裝延時(shí)斷開(kāi)繼電器。通過(guò)在給煤機(jī)控制回路中增加延時(shí)繼電器，增加給煤機(jī)控制回路延時(shí)斷開(kāi)功能，防止電壓瞬間跌落或控制信號(hào)抖動(dòng)引起給煤機(jī)誤跳閘。在給煤機(jī)啟動(dòng)回路中加入延時(shí)繼電器，設(shè)置延時(shí)斷開(kāi)時(shí)間大于電源切換裝置的切換時(shí)間差，設(shè)置為2s，控制回路接線(xiàn)改造見(jiàn)圖5，即將BC 繼電器（新加裝的）與原有的FS進(jìn)行并聯(lián)，將FS 繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)接入端子6（正端）與BC 繼電器A1端之間，將BC 繼電器的延時(shí)斷開(kāi)節(jié)點(diǎn)15和18接入給煤機(jī)端子6與端子16之間。

圖5 改造后給煤機(jī)控制回路圖

給煤機(jī)控制回路中加裝小UPS 電源。在給煤機(jī)控制回路中加裝小UPS 電源，可有效解決給煤機(jī)控制電源受外界電源波動(dòng)或失去的影響，提高給煤機(jī)控制回路的可靠性。但會(huì)出現(xiàn)另外的問(wèn)題，給煤機(jī)控制電源使用UPS 供電時(shí)，當(dāng)給煤機(jī)動(dòng)力電源電壓低到變頻器不能工作時(shí)給煤機(jī)也將停止運(yùn)行，由于此時(shí)控制電源正常，“變頻器電壓低”停運(yùn)給煤機(jī)這一事件將被給煤機(jī)控制裝置認(rèn)為是由于變頻器故障而停運(yùn)的給煤機(jī)，給煤機(jī)控制裝置將記憶并保持這一故障狀況，不能及時(shí)遠(yuǎn)方啟動(dòng)給煤機(jī)[1]。

給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)延時(shí)斷開(kāi)功能。失去全部燃料MFT 邏輯判斷為：任一油層投運(yùn)或磨煤機(jī)運(yùn)行記憶、鍋爐失去所有油燃料及鍋爐失去所有煤燃料條件同時(shí)滿(mǎn)足。失去所有煤燃料條件為六套制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)停運(yùn)或給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)消失，通過(guò)對(duì)給煤機(jī)“運(yùn)行”信號(hào)加延時(shí)斷開(kāi)邏輯功能塊，當(dāng)控制回路電源瞬間失去，給煤機(jī)不會(huì)出現(xiàn)跳閘（圖6）。

圖6 磨組停運(yùn)判斷邏輯圖

自動(dòng)控制回路中防誤動(dòng)措施。由于給煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和給煤量參與模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)算邏輯，中速磨煤機(jī)內(nèi)儲(chǔ)煤量在瞬間磨煤機(jī)輸出的煤粉變化不大，如果給煤機(jī)控制電源瞬間失去或波動(dòng)使給煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和給煤量發(fā)生突變，將造成鍋爐主控指令的大幅度變化，影響鍋爐安全運(yùn)行。為此，應(yīng)對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的相關(guān)邏輯進(jìn)行修改。實(shí)際DCS 邏輯組態(tài)中，將參與煤量主控回路中的實(shí)際給煤量累積回路中，增加給煤機(jī)“運(yùn)行”信號(hào)延時(shí)3s 斷開(kāi)的邏輯功能塊，有效避免給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)瞬時(shí)消失導(dǎo)致的自動(dòng)控制功能異常。

3 結(jié)語(yǔ)

本文就火電廠發(fā)生控制回路瞬時(shí)失電造成給煤機(jī)無(wú)法自啟而全部停運(yùn)的事件，分析給煤機(jī)全停導(dǎo)致鍋爐MFT 的原因，提出解決給煤機(jī)供電系統(tǒng)可靠性和有效的DCS 控制策略方面的解決方案，并通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)和使用驗(yàn)證解決方案的可行性。給煤機(jī)控制系統(tǒng)可靠性得到顯著提高，使機(jī)組運(yùn)行更加安全可靠，對(duì)使用同類(lèi)型設(shè)備的兄弟單位具有借鑒意義。