燃煤機組MFT 動作故障分析研究

梁 晶，趙 強，賀 軍，鄭 健，馬龍信

（1.華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310030；2.天津華電北宸分布式能源有限公司，天津 300000）

全爐膛滅火是燃煤機組鍋爐爐膛最重要的主保護，也是動作比較多的保護。觸發(fā)全爐膛滅火的原因很多，輔機設備故障觸發(fā)RB 動作，最終導致觸發(fā)鍋爐MFT 動作是一類較為常見的原因[1]。本文以一次風機RB 動作，一次風機RB聯(lián)鎖跳閘磨煤機和“爐膛壓力低低”觸發(fā)MFT 保護動作為研究對象進行分析，提出主要問題，并對如何預防處理給出建議，避免今后發(fā)生同類問題。

1 案例介紹

某廠機組正常運行中A 側(cè)一次風機變頻器跳閘并報重故障，隨后一次風機RB 聯(lián)鎖跳閘磨煤機。RB 過程中，一次風機變頻器指令自動迅速增大到89.0%，一次風機電流增大，一次風機出口母管壓力與一次風機出口壓力降低。引風機動葉隨著爐膛壓力下降進行PID 自動調(diào)節(jié)而關(guān)小，爐膛壓力低低開關(guān)量狀態(tài)由“0”變化為“1”。送風機動葉手動操作一直未改變動葉開度。

觸發(fā)鍋爐MFT 動作，聯(lián)鎖跳閘汽輪機和解列發(fā)電機。MFT 跳閘首出信號為“爐膛壓力低低”，機組聯(lián)鎖保護動作正確。

2 檢查情況

2.1 SOE 記錄情況

現(xiàn)場檢查SOE 動作情況為，08：34：01，記錄A 側(cè)一次風機跳閘；08：34：04，記錄E 磨煤機跳閘；08：34：11，記錄D 磨煤機跳閘；08：34：13，記錄爐膛壓力低低觸發(fā)MFT 動作；08：34：13，發(fā)出ETS 停機指令聯(lián)鎖跳閘汽輪機，機組安全停運。順序事件記錄清晰、正確。

2.2 保護動作及邏輯情況

爐膛壓力低低保護邏輯。查看鍋爐主保護MFT 中“爐膛壓力低低”控制邏輯為：三個爐膛壓力低低壓力開關(guān)，進行三取二運算，延時2 s。該保護邏輯符合DL/T 1091—2018《火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》中第4.2.2.2節(jié)“爐膛壓力MFT 保護可采用過程壓力直接驅(qū)動的壓力開關(guān)，也可采用時間常數(shù)滿足要求的爐膛壓力變送器，壓力保護動作信號按照三取二邏輯產(chǎn)生”要求，邏輯組態(tài)正確。

爐膛壓力低低定值與校驗記錄。查看機組保護定值清單，三個爐膛壓力低低開關(guān)定值為-1 780 Pa，記錄顯示對爐膛壓力低低開關(guān)進行了校驗，校驗結(jié)果為“合格”。

爐膛壓力低低保護動作。查看DCS 歷史曲線，08：34：11，爐膛壓力模擬量顯示為-1 705 Pa，三個爐膛壓力低低開關(guān)量狀態(tài)均由“0”變化為“1”，延時2 s；08：34：13，觸發(fā)鍋爐MFT，保護動作正確。

2.3 一次風機RB 控制情況

一次風機RB 動作條件。查看DCS 控制邏輯，觸發(fā)一次風機RB 的條件為：機組RB 功能投入，機組實發(fā)負荷高于195.0 MW，發(fā)生一臺一次風機跳閘。本次事件中，A 側(cè)一次風機跳閘時機組實發(fā)負荷為267.3 MW，08：34：02，觸發(fā)一次風機RB 自動快速降負荷，RB 動作信號正確觸發(fā)。

一次風機RB 聯(lián)鎖跳閘磨煤機。查看DCS 歷史曲線，本次事件中，08：34：02，一次風機RB 發(fā)生；08：34：04，發(fā)送E 磨煤機聯(lián)鎖跳閘指令；08：34：05，E 磨煤機停運；08：34：11，發(fā)送D 磨煤機聯(lián)鎖跳閘指令；08：34：12 時D 磨煤機停運。結(jié)合歷史站數(shù)據(jù)采集分辨率為1 s，由于磨煤機跳閘回路硬件系統(tǒng)反應時間等因素，一次風機RB 聯(lián)鎖跳閘磨煤機時間間隔與DCS 控制邏輯一致，聯(lián)鎖邏輯動作正確。

一次風機變頻器調(diào)節(jié)情況。查看DCS 控制邏輯，機組發(fā)生一次風機RB 后，另一臺一次風機變頻器指令自動快速增大到89.0%，該控制策略有助于維持一次風母管壓力的穩(wěn)定運行，組態(tài)邏輯正確。

2.4 爐膛火焰強度查閱

查閱歷史曲線，發(fā)生一次風機RB 前后，鍋爐A 層火焰強度、B 層火焰強度和C 層火焰強度均大于99.2%，爐膛火焰監(jiān)測狀態(tài)良好。

2.5 爐膛壓力控制情況

爐膛負壓由兩臺引風機調(diào)節(jié)動葉調(diào)節(jié)，控制邏輯中無一次風機RB 超馳控制，全程根據(jù)爐膛壓力設定值與爐膛壓力測量值的偏差進行PI 自動調(diào)節(jié)，兩臺送風機調(diào)節(jié)擋板指令作為前饋控制。

本次事件中，08：34：00，A 引風機動葉開度為65.7%，B 引風機動葉開度為63.4%；08：34：01，A 側(cè)一次風機變頻器跳閘；08：34：02，觸發(fā)一次風機RB；08：34：12，兩臺引風機動葉開度分別為55.4%和57.6%；08：34：13，觸發(fā)鍋爐MFT 動作。從A 側(cè)一次風機跳閘，觸發(fā)一次風機RB 動作11 s 之后，因爐膛壓力低低引起鍋爐MFT，機組停運。由于爐膛壓力全程由PID 調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)，近10 s 時間內(nèi)，引風機動葉開度僅僅下降了近10%開度，不能夠滿足一次風機RB 工況下的爐膛壓力驟降調(diào)節(jié)需求。

2.6 現(xiàn)場設備檢查情況

一次風機跳閘邏輯檢查。查看一次風機保護邏輯，一共有變頻器重故障、軸承溫度高等七項跳閘條件。其中“變頻器重故障”保護測點為單個DI 信號引入DCS，不滿足《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》中第9.4.3 節(jié)關(guān)于“所有重要的主、輔機保護都應采用‘三取二’的邏輯判斷方式，保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則，確因系統(tǒng)原因測點數(shù)量不夠，應有防保護誤動措施”的相關(guān)規(guī)定要求，單點保護拒動和誤動的風險均較高。

在DCS 中組態(tài)查看A 側(cè)一次風機變頻器跳閘指令、變頻器運行狀態(tài)和變頻器重故障信號歷史曲線，發(fā)現(xiàn)一次風機變頻器跳閘是由變頻器就地設備停運引起，而DCS 未發(fā)出一次風機變頻器跳閘指令。

就地檢查一次風機變頻器。就地檢查A 側(cè)一次風機變頻器，重故障報警記錄顯示為：1017C1 系統(tǒng)過熱，溫度為52.5 ℃。經(jīng)就地變頻器檢查，變頻器柜內(nèi)溫度25.8 ℃，屬于變頻器正常運行溫度范圍。外觀檢查C1 功率單元無明顯器件損壞，風機運行正常，濾網(wǎng)通風情況良好。

一次風機變頻器功率單元主控板返廠檢測。更換A 側(cè)一次風機變頻器C1、B2、B3 和C5 功率單元主控板，原來運行使用的功率單元主控板進行返回廠家檢測。經(jīng)過廠家檢測發(fā)現(xiàn)：C1 溫度達到49.7 ℃時主控板報出“過熱故障”，B2、B3、C5 溫度在85～95 ℃時主控板報出“過熱故障”。A 側(cè)一次風機變頻器C1 功率單元主控板出現(xiàn)硬件故障，變頻器實際溫度未達到告警值85 ℃，但觸發(fā)A 側(cè)一次風機變頻器重故障就地跳閘。

3 原因分析

A 一次風機變頻器C1 功率單元主控板出現(xiàn)硬件故障引起A 一次風機跳閘，觸發(fā)一次風機RB 動作。由于一次風機RB 聯(lián)鎖跳閘磨煤機延時過大、一次風機RB 工況下引風機動葉無超馳快速關(guān)小控制邏輯，RB 發(fā)生11 s 后，爐膛壓力低低，觸發(fā)鍋爐MFT 動作、機組停運[2]。

機組停機原因。A 一次風機變頻器硬件故障跳閘后，觸發(fā)一次風機RB，爐膛負壓根據(jù)偏差進行PID 自動調(diào)節(jié)，爐膛壓力下降過快，引起三個爐膛壓力低低開關(guān)量動作，延時2 s 觸發(fā)“爐膛壓力低低”鍋爐MFT 保護動作，聯(lián)鎖跳閘汽輪機和解列發(fā)電機。

A 側(cè)一次風機變頻器板卡故障分析[3]。A 側(cè)一次風機變頻器C1 功率單元主控板出現(xiàn)硬件故障，溫度達到49.7 ℃時主控板報出“過熱故障”，而變頻器設計溫度告警值為高于85 ℃。

一次風機RB 控制策略分析[4]。原設計引風機動葉根據(jù)爐膛壓力偏差進行PID 自動調(diào)整，沒有一次風機RB 時進行超馳提前減小引風機動葉開度的控制策略，原設計無法滿足一次風機RB 工況下爐膛負壓下降過快的特性需求。

機組發(fā)生RB 后，聯(lián)鎖跳閘第一臺磨煤機E 延時2 s 不合理，特別是在發(fā)生一次風機RB 時。

4 小結(jié)

通過對本次事件進行整體系統(tǒng)性的分析，暴露出變頻器重大隱患分析不到位、措施執(zhí)行跟蹤不到位、自動邏輯設計不合理、一次風機RB 聯(lián)鎖跳閘磨煤機的時間間隔設置不合理等問題，針對相關(guān)問題提出相應的改進措施。一方面對變頻器模塊主控板進行檢查與耦合實驗，確保設備正常；另一方面要優(yōu)化發(fā)電機組RB 動作邏輯，全面梳理，并制定完善措施，同時加強運行監(jiān)盤質(zhì)量及操作技能培訓，提高相關(guān)人員事故處理能力。