發(fā)電機組熱控設(shè)備故障分析與消除

周繼勝

（大唐淮北發(fā)電廠，安徽 淮北 235000）

一、概況

1.主機設(shè)備簡介

某廠B號機組的鍋爐型號為DG670/13.7-20，為超高壓、單爐膛、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。

汽輪機型號為N210-12.7/535/535優(yōu)化型超高壓、一次中間再熱、三缸雙排汽、單軸沖動式凝汽式汽輪機。

發(fā)電機型號為QFSN-210-2，其額定功率210MW，采用水—氫—氫冷卻方式，機端變自并勵靜止勵磁方式發(fā)電機。

2.控制系統(tǒng)簡介

B號機組分散控制系統(tǒng)（DCS）采用XDPS-400型，包含DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、MCS（模擬量控制系統(tǒng)）、FSSS（鍋爐燃燒管理系統(tǒng)）、SCS（順序控制系統(tǒng)）等子系統(tǒng)；DEH（汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)）、ETS（汽輪機危急跳閘系統(tǒng)）為引進(jìn)FOXBRO公司產(chǎn)品，TSI（汽輪機特殊測量系統(tǒng)）為飛利蒲PHILIPS/MMS6000型。

二、鍋爐系統(tǒng)熱控設(shè)備故障及處理

1.鍋爐絞龍系統(tǒng)

鍋爐絞龍（螺旋輸粉機） 用于中間儲倉式制粉系統(tǒng)。它上部與細(xì)粉分離器落粉管相接，下部連接到煤粉倉。它既可把甲制粉系統(tǒng)的煤粉輸往乙煤粉倉，也可將乙制粉系統(tǒng)的煤粉輸往甲煤粉倉，正常使用可以提高制粉系統(tǒng)運行的可靠性。

（1） 故障現(xiàn)象

鍋爐絞龍插板電機（型號為YS7124） 由于容量小（370W），在投產(chǎn)運行一段時間后有兩臺燒壞（甲、丁），其他兩臺（乙、丙）運行時電機溫度超標(biāo)。B號機組的絞龍系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。

（2） 原因分析

根據(jù)故障現(xiàn)象分析，并與設(shè)備生產(chǎn)廠家研討后，得出結(jié)果為設(shè)計容量過小所致，必須重新設(shè)計、更換才能將故障消除。

（3） 改進(jìn)方法

在與設(shè)備廠家多次協(xié)商后決定將整套插板推桿更換為DTI700-60型，更換的電機型號為Y90S-4，功率為1.1kW。通過以上更換，使絞龍恢復(fù)正常運行。

（4） 效果分析

絞龍正常使用后，單臺制粉系統(tǒng)以6h計算，制粉單耗可降低25%左右，節(jié)約整個制粉耗電率0.37%。系統(tǒng)設(shè)備的完善和優(yōu)化，不僅提高了設(shè)備的可靠性，也提高了經(jīng)濟性。

2.磨煤機料位自動系統(tǒng)

監(jiān)測低速鋼球磨煤機的料位是制粉系統(tǒng)優(yōu)化運行、節(jié)能降耗的重要手段之一。其熱工料位監(jiān)測自動是否正常是實現(xiàn)監(jiān)測和控制的關(guān)鍵。

（1） 故障現(xiàn)象

四臺鍋爐磨煤機料位自動系統(tǒng)無法投入。

（2） 原因分析

設(shè)備建設(shè)施工單位移交時，磨煤機料位自動系統(tǒng)安裝工作未完成；聯(lián)絡(luò)和控制電纜部分沒有施放，接線混亂，錯接線達(dá)80%以上，控制邏輯不夠完善，致使磨煤機料位自動系統(tǒng)無法投入。

（3） 改進(jìn)方法

經(jīng)與設(shè)備生產(chǎn)廠家和安裝單位協(xié)商后，決定交由甲方的熱工檢修專業(yè)完成余下工作。具體工作為更換了乙、丙兩臺磨煤機料位自動系統(tǒng)控制器的控制卡件、放置未放電纜、所有接線重新校對、完善組態(tài)、完成4臺磨煤機的標(biāo)定和參數(shù)設(shè)置等。

（4） 效果分析

磨煤機料位自動投入運行以來系統(tǒng)正常。投入后節(jié)約了每臺磨煤機的制粉電耗，提高了設(shè)備的經(jīng)濟性和自動投入率。

3.鍋爐燃油系統(tǒng)

鍋爐啟、停過程中，以及低負(fù)荷時的穩(wěn)燃都需要鍋爐燃油系統(tǒng)提供燃油。

（1） 故障現(xiàn)象

B號發(fā)電機組自投入運行以來，燃油系統(tǒng)突出表現(xiàn)為運行操作過于繁瑣，檢修維護(hù)量較大。多次發(fā)生調(diào)節(jié)系統(tǒng)失控等情況。

（2） 原因分析

此問題的原因是設(shè)計過于繁瑣，給運行與檢修維護(hù)帶來不必要的操作量和維護(hù)量。原設(shè)計系統(tǒng)如圖1所示。

（3） 改進(jìn)措施

為滿足運行要求，同時減少檢修維護(hù)工作量，改造原設(shè)計回路（見圖2）。

圖1 改造前燃油控制圖

圖2 改造后燃油控制圖

（4） 效果分析

通過改造簡化了運行的操作程序，也減少了檢修維護(hù)工作量。運行兩年來效果良好，未出現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備異常。

三、汽機系統(tǒng)熱控設(shè)備故障及處理

1.循環(huán)水泵出口蝶閥失電關(guān)閉

循環(huán)水泵的作用是將循環(huán)水（又稱冷卻水） 送往凝汽器，吸收乏汽熱量后返回冷卻塔，形成循環(huán)冷卻。如果冷卻水供給量不能滿足機組要求將導(dǎo)致?lián)Q熱效果差，會導(dǎo)致凝汽器真空下降，輕則降低機組的經(jīng)濟性，嚴(yán)重時真空破壞，造成機組停運。循環(huán)水泵出口蝶閥的控制是循環(huán)水調(diào)節(jié)和控制的關(guān)鍵設(shè)備之一，其可靠性直接關(guān)系到循環(huán)水系統(tǒng)的可靠性。

（1） 故障現(xiàn)象

在試運行期間，由于施工人員施工使供電母線失電導(dǎo)致控制回路失電，油路控制電磁閥失電后重錘下落，循泵出口蝶閥關(guān)閉，機組失去循環(huán)水而立即降負(fù)荷，維持低負(fù)荷運行。由于當(dāng)時的出口門卡澀未完全關(guān)閉，避免了一次故障停機。

（2） 原因分析

原控制邏輯改造前電磁閥動作采用正邏輯控制方式，循環(huán)水泵出口蝶閥均為失電關(guān)閥，即循環(huán)水泵蝶閥出口門的啟、停由控制油路的電磁閥得電來控制。因此會發(fā)生失電關(guān)閥的現(xiàn)象。

（3） 改進(jìn)方法

由于火電廠的循環(huán)水泵泵房大都建在離機組較遠(yuǎn)的冷卻塔旁，巡檢次數(shù)為6h巡檢1～2次，同時又未安裝攝像監(jiān)控裝置，在不巡檢時，處于未知狀態(tài)。因此必須進(jìn)行油路控制方式的修改，以便不管什么原因引起控制回路失電，出口蝶閥仍保持原狀態(tài)。

油泵電機的工作取決于油系統(tǒng)的壓力。當(dāng)壓力大于17MPa時停止油泵工作，當(dāng)系統(tǒng)油壓小于10MPa時，啟動油泵電機向系統(tǒng)供油，以保持正常的油腔壓力。

（4） 效果

通過油路控制方式的修改及更換電磁閥后，運行兩年正常，有效保證了機組的安全、經(jīng)濟運行。

2.B號機組歷史庫“DEH跳閘”無記錄

B號機組DEH（汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)）、ETS（汽輪機危急跳閘系統(tǒng)）為引進(jìn)FOXBRO公司產(chǎn)品。

（1） 故障現(xiàn)象

2006年7月10日，開機沖轉(zhuǎn)參數(shù)為:主汽壓力2.0MPa，主汽溫度330℃，再熱汽溫330℃，真空70kPa，高壓內(nèi)上缸壁溫259℃，潤滑油溫度42℃，大軸彎曲0.105mm，化學(xué)化驗蒸汽品質(zhì)合格。在5點17分時汽輪機轉(zhuǎn)速500r/min，汽輪機自動主汽門突然關(guān)閉，鍋爐熄火。“DEH跳閘”信號發(fā)出。事后在工程師站查詢不到相關(guān)歷史數(shù)據(jù)。

（2） 原因分析

2006年7月13日進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)歷史庫的數(shù)據(jù)組態(tài)存在以下問題。

①現(xiàn)歷史庫開關(guān)量組態(tài)中的Deadband（采樣點變化死區(qū)）均設(shè)置為數(shù)值2。按照廠家原設(shè)計組態(tài)點為開關(guān)量時設(shè)置應(yīng)小于1，否則采集數(shù)據(jù)無變化。由此導(dǎo)致已設(shè)置的開關(guān)量采集不到，故無法查詢到歷史點。

②現(xiàn)歷史庫采樣點的RetentionSpBn（采樣點的保存周期）設(shè)置較短，只設(shè)置了168h，即7天。

③原有開關(guān)量和模擬量的點數(shù)較少，不能滿足各種異常分析的需要。

（3） 改進(jìn)措施

①現(xiàn)有開關(guān)量和模擬量的數(shù)量不能滿足異常分析和重要操作分析的需要，應(yīng)擴大點數(shù)（模擬量、開關(guān)量），其歷史庫可存儲2 000個開關(guān)量和模擬點。

②對開關(guān)量和模擬量的設(shè)置和組態(tài)按照生產(chǎn)廠家的方法進(jìn)行設(shè)置；同時建議將現(xiàn)歷史庫采樣點的RetentionSpBn設(shè)置為1個月，所有跳閘點的采樣頻率設(shè)置1s。

③停機檢查現(xiàn)操作員站的歷史庫是否開啟；工程師站歷史庫更新后應(yīng)對操作員進(jìn)行下裝；保證兩個站的歷史庫點數(shù)、設(shè)置一樣。

④數(shù)據(jù)保留時間延長到720h，即1個月。

（4） 效果

2007年底按照制定的措施實施改進(jìn)，現(xiàn)歷史庫通過多次異常查詢已正常，滿足了異常分析的要求。

3.高壓加熱器三通閥異常

高壓加熱器三通閥是鍋爐給水回路切換的關(guān)鍵設(shè)備。正常時鍋爐給水通過三通閥進(jìn)入高壓加熱器加熱以后進(jìn)入鍋爐；當(dāng)汽機抽汽或高壓加熱器異常時，鍋爐給水（給水泵出口）直接通過三通閥的另一出口連接的旁路管路直接進(jìn)入鍋爐。三通閥是否正常運行關(guān)系到給水能否正常通過高壓加熱器及高壓加熱器保護(hù)能否正常投入。

（1） 故障現(xiàn)象

B機組高壓加熱器三通閥，自機組投運以來一直處于不正常的工作狀態(tài)，共發(fā)生3次大的影響機組運行異常情況，兩次造成高壓加熱器解列，1次造成機組非計劃停運。兩次造成高壓加熱器解列動作信號均為三通閥關(guān)閉誤發(fā)出（現(xiàn)場檢查未關(guān)閉），高壓加熱器解列（控制邏輯是這樣），1次造成機組停運，由于三通閥關(guān)閉信號誤發(fā)出后，使高壓加熱器解列的同時要關(guān)閉高壓加熱器出口門，由于出口門未及時關(guān)閉導(dǎo)致汽包水位下降，造成機組停運。三通閥的異常不僅影響機組的效益，也危急到了機組的安全。

（2） 原因分析

針對高壓加熱器三通閥多次異常，結(jié)合事故歷史曲線進(jìn)行分析討論，結(jié)果是振動大導(dǎo)致信號觸點短時閉合發(fā)出三通閥關(guān)閉信號。

（3） 改進(jìn)措施

要解決震動對電動執(zhí)行器的影響，只有將信號處理單元遠(yuǎn)離震動區(qū)域，即將整體執(zhí)行機構(gòu)分體安裝，加裝分體安裝組件。

在確定分體安裝的前提下結(jié)合機組B級檢修落實。同時為可靠判斷高壓加熱器三通閥關(guān)閉信號的真實性，加裝高壓加熱器三通閥已關(guān)閉信號行程開關(guān)。其方案和要求如下。

①在三通閥閥體上安裝行程開關(guān)的支架和壓板在支架上安裝耐溫、耐壓型行程開關(guān)（關(guān)到位行程開關(guān)1個）。

②在DCS組態(tài)中增加高加三通閥已關(guān)到位行程開關(guān)的DI點（開關(guān)量）1個；在高壓加熱器保護(hù)DCS組態(tài)中將行程開關(guān)的DI點作為高壓加熱器三通閥已完全關(guān)閉品質(zhì)判斷條件加到高壓加熱器解裂的條件邏輯中。

③行程開關(guān)的DI點僅作為高壓加熱器三通閥關(guān)閉切除高加保護(hù)邏輯使用，不參與高壓加熱器三通閥其他正常開、關(guān)操作。行程開關(guān)的DI點僅作為高壓加熱器三通閥關(guān)閉切除高壓加熱器保護(hù)邏輯使用。

（4） 效果

通過改造后，高壓加熱器三通閥運行兩年正常，未出現(xiàn)異常情況。

四、結(jié)束語

通過采取以上改進(jìn)措施，使熱控設(shè)備控制系統(tǒng)得到了一定的完善，使熱工設(shè)備更好地滿足主設(shè)備和系統(tǒng)的需要。