真空泵未聯(lián)動導(dǎo)致機(jī)組跳閘的原因分析及處理

魏勝孌

(華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司，四川 攀枝花 617065)

1 機(jī)組概況

華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司2×150 MW汽輪機(jī)組是由北京全三維動力工程有限公司設(shè)計、上海汽輪機(jī)有限公司制造的超高壓、中間再熱、單缸、單轉(zhuǎn)子、單排汽、沖動凝汽式150 MW汽輪機(jī)組。配套鍋爐為東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司在消化引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主開發(fā)、設(shè)計、制造的150 MW等級的循環(huán)流化床鍋爐。每臺機(jī)組抽真空設(shè)備是由納西姆工業(yè)(中國)有限公司提供的水環(huán)式機(jī)械真空泵。運(yùn)行方式，2臺泵并聯(lián)設(shè)置母管，啟動時2臺泵同時運(yùn)行，正常運(yùn)行時1臺運(yùn)行，1臺備用。控制方式，自動、遙控、就地。真空泵組型號，NASH AT1006E;真空泵組類型，錐體兩級水環(huán)式真空泵，臥式;壓縮比，1∶5，1∶6;電動機(jī)型號，Y2 －315S－8;額定功率，55 kW;轉(zhuǎn)速，740 r/min;電壓，380 V;電動機(jī)防護(hù)等級，IP54;電動機(jī)絕緣等級，F(xiàn)級;制造廠，北京畢捷電機(jī)廠。

2 事故過程

2011－08－26 T 08:00，#11機(jī)組運(yùn)行中鍋爐給煤機(jī)頻繁斷煤，床溫降至750℃以下，#11鍋爐值班員分別投運(yùn)#1，#2油槍助燃并積極組織人員疏通給煤機(jī)，同時#11機(jī)組值班員根據(jù)主、再熱參數(shù)下降情況減負(fù)荷。09:56，6 kVⅠA，6 kVⅠB段由工作電源改備用電源供電。10:22，#11鍋爐開始間斷投煤。11:40，#11機(jī)組負(fù)荷50 MW，各參數(shù)正常，準(zhǔn)備進(jìn)行廠用電切換。11:42，在進(jìn)行6 kVⅠA段由備用電源倒工作電源運(yùn)行的過程中，#3啟動備用變壓器602A開關(guān)跳閘，#11高壓廠用變壓器601A開關(guān)未合上，6 kVⅠA段、#1工作變壓器瞬時失電，經(jīng)查，無保護(hù)動作，立即手動搶合#3啟動備用變壓器602A開關(guān)，搶合成功;400 VⅠA段備自投動作正常，400 VⅠB段因備用電源開關(guān)402B未合上導(dǎo)致失電，立即分別搶合402B，401B開關(guān)，均無反應(yīng);#11機(jī)組運(yùn)行真空泵B失電，備用真空泵A未聯(lián)動，值班人員立即搶合真空泵A，運(yùn)行正常，此時#11機(jī)組真空度仍急劇下降。11:45，真空度低于55.4 kPa，保護(hù)動作，#11機(jī)組跳閘。

3 機(jī)組真空度低而跳閘的原因分析

引起汽輪機(jī)真空度急劇下降的原因有:循環(huán)水中斷或減少;凝汽器汽側(cè)滿水;凝汽器空氣抽出設(shè)備故障及其真空系統(tǒng)漏空氣。

3.1 事故原因排查

3.1.1 循環(huán)水中斷或水量減少引起真空度急劇下降

真空度急劇下降的同時，循環(huán)水進(jìn)水壓力急劇下降，出水真空度(或壓力)降至零，表示循環(huán)水中斷。真空度下降，循環(huán)水進(jìn)水壓力下降，凝結(jié)水流量不變，但循環(huán)水溫升增大，表示循環(huán)水量減少。由表1可知，循環(huán)水進(jìn)、出水壓力及循環(huán)水溫升在跳閘前、后并未變化，所以，循環(huán)水中斷或循環(huán)水量減少引起真空度急劇下降的因素可以排除。

3.1.2 凝汽器水位升高引起真空度急劇下降

凝汽器水位升高引起的真空度急劇下降，其最大的特點是在真空度下降、排汽溫度升高的同時，凝結(jié)水溫度下降，過冷度增加。由表2可知，雖然過冷度增加，但熱井水位及凝結(jié)水溫度變化甚微，因此，凝汽器水位升高引起真空度急劇下降的可能性也可以排除。

表1 #11機(jī)組跳閘前、后循環(huán)水相關(guān)參數(shù)比較

表2 #11機(jī)組跳閘前、后凝汽器相關(guān)參數(shù)比較

3.1.3 凝汽器空氣抽出設(shè)備故障及真空系統(tǒng)漏空氣引起真空度急劇下降

不凝結(jié)氣體從外部漏入處于真空狀態(tài)的部位后，最后都匯集到凝汽器中，過多的不凝結(jié)氣體滯留在凝汽器中將影響傳熱，使真空度急劇下降。

(1)在尋找真空系統(tǒng)漏氣點時，一般先檢查軸封汽。調(diào)閱軸封壓力歷史數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，跳閘前、后軸封壓力均在41.12～44.18 kPa的允許范圍內(nèi)，因此，可排除軸封漏空氣導(dǎo)致機(jī)組真空度急劇下降的嫌疑。

(2)真空度急劇下降還容易發(fā)生在凝汽器空氣抽出設(shè)備動作過程中或過程后。由于#11機(jī)組運(yùn)行中真空泵B失電，備用泵真空泵A未聯(lián)動，值班人員立即搶合真空泵A運(yùn)行正常后，機(jī)組真空度仍急劇下降，立即就地檢查故障真空泵B，發(fā)現(xiàn)除進(jìn)口氣動蝶閥未聯(lián)關(guān)外，其他均未見異常。隨即將失電真空泵B進(jìn)氣手動門關(guān)閉后，機(jī)組真空度逐漸恢復(fù)正常。

3.2 事故性質(zhì)的判斷

通過以上的排查，確定了導(dǎo)致此次#11機(jī)組因真空度低而跳閘的主要原因為:在倒廠用電的過程中，#1工作變壓器失電，400 VⅠB段因備用電源開關(guān)402B未合上而失電，且分別搶合402B，401B開關(guān)不成功，致使#11機(jī)組運(yùn)行真空泵B失電，其進(jìn)口氣動蝶閥未聯(lián)動關(guān)閉且備用真空泵A未聯(lián)啟，大量空氣倒回凝汽器引起真空度急劇下降，導(dǎo)致機(jī)組低真空保護(hù)動作跳閘。

3.3 暴露的問題

鑒于真空泵B失電后，其進(jìn)口氣動蝶閥未聯(lián)關(guān)及備用真空泵A未聯(lián)啟，生產(chǎn)技術(shù)部組織相關(guān)專業(yè)人員對其控制回路進(jìn)行逐一排查，結(jié)果發(fā)現(xiàn):

(1)真空泵A，B和真空循環(huán)泵A，B以及真空泵A，B進(jìn)口氣動蝶閥的電磁閥控制電源由400V IA，IB段抽屜開關(guān)獨(dú)立供電。

(2)真空泵A，B進(jìn)口氣動蝶閥的電磁閥控制電源與真空泵A，B及真空循環(huán)泵A，B控制電源均為同一控制電源。

(3)真空泵送至分散控制系統(tǒng)(DCS)“停止?fàn)顟B(tài)”信號，使用的是中間繼電器K8的1對“常開”接點，作為熱控DSC真空泵電動機(jī)“停止?fàn)顟B(tài)”信號及“事故聯(lián)鎖”啟動備用真空泵邏輯條件。

(4)DCS遙控“啟動”、“事故聯(lián)鎖”及“低真空度聯(lián)鎖”為同一DCS出口。

控制回路存在的問題:

(1)由于真空泵A，B和真空循環(huán)泵A，B以及真空泵A，B進(jìn)口氣動蝶閥的電磁閥控制電源由400 V IA，IB段抽屜開關(guān)獨(dú)立供電，因此，當(dāng)真空循環(huán)泵電源開關(guān)DL2開關(guān)故障跳閘后電動機(jī)停運(yùn)，由于其控制電源采用獨(dú)立供電，造成真空循環(huán)泵電動機(jī)電源接觸器KM2仍然處于合閘狀態(tài)，使中間繼電器KA仍然處于動作狀態(tài)。由于真空泵“停止?fàn)顟B(tài)”信號中間繼電器K8由中間繼電器KA的“常閉”接點啟動，造成電源開關(guān)DL2故障跳閘后電動機(jī)已停運(yùn)，但DCS仍然顯示真空泵為“運(yùn)行狀態(tài)”，無法聯(lián)跳故障真空泵，同時造成DCS“事故聯(lián)鎖”啟動備用真空泵邏輯無法正確判斷及動作。

(2)在真空泵運(yùn)行中，當(dāng)本段400 V母線失電事故發(fā)生時，工作泵控制電源消失，造成工作泵跳閘，由于原設(shè)計使用的是中間繼電器K8的1對“常開”接點，作為熱控DSC真空泵電動機(jī)“停止?fàn)顟B(tài)”信號及“事故聯(lián)鎖”啟動備用真空泵邏輯條件，必將造成DCS無運(yùn)行泵跳閘的狀態(tài)顯示及“事故聯(lián)鎖”判斷條件，存在“事故聯(lián)鎖”不能正常啟動備用真空泵的安全隱患。

(3)由于真空泵A，B進(jìn)口氣動蝶閥的電磁閥控制電源與真空泵A，B及真空循環(huán)泵A，B控制電源均為同一控制電源，因此，在真空泵運(yùn)行中，當(dāng)本段400 V母線失電事故發(fā)生時，會造成電磁閥不能聯(lián)動而關(guān)閉。

4 采取的措施

2011年9，10月，華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司利用停機(jī)機(jī)會分別對#12機(jī)組及#11機(jī)組真空泵控制回路進(jìn)行了如下改造。

(1)將真空循環(huán)泵電源開關(guān)DL2的1對“常開”輔接點串聯(lián)接入各自的電動機(jī)接觸器KM2合閘回路，以確保在電源開關(guān)DL2故障跳閘電動機(jī)停運(yùn)后，整個控制回路正確動作。

(2)將真空泵A，B進(jìn)口氣動蝶閥的電磁閥控制電源與真空泵A，B和真空循環(huán)泵A，B控制電源采用不間斷電源(UPS)供電，以確保運(yùn)行真空泵在本段400 V母線失電時，能正確、及時、可靠地將電磁閥關(guān)閉。

(3)在真空泵一次回路中新增“失壓保護(hù)”繼電器KO，改用KO“常開”接點作為DCS遙控啟動回路的“自保持”接點。當(dāng)真空泵電源消失時，常開接點打開，真空泵跳閘，聯(lián)跳真空循環(huán)泵。

5 結(jié)束語

通過以上改造，華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司2×150 MW汽輪機(jī)組真空泵控制回路的可靠性及安全性達(dá)到了設(shè)計要求。

［1］劉愛忠.汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行［M］.北京:中國電力出版社，2003.