漏風控制系統故障導致空預器跳閘的分析與防范

陳方前

(淮滬煤電有限公司田集發電廠，安徽 淮南 232098)

某電廠一期工程2 臺600 MW 超臨界燃煤機組于2007年7月、10月相繼投產。鍋爐為上海鍋爐廠有限公司引進美國ALSTOM 技術生產的Π 型超臨界螺旋管圈直流爐，型號為SG-1913/25.42-M967。每臺鍋爐配置2 臺上海鍋爐(集團)股份有限公司生產的型號為2-32VI(T)-2185SMRC 的三分倉容克式空氣預熱器。該預熱器根據美國ABB-CE 公司技術進行設計和計算，轉子直徑為13.492 m，蓄熱元件高度為2.185 m。本預熱器采用模數倉格結構，每個倉格為15°，徑向、軸向密封采用雙密封結構，并配有性能可靠的帶電子式敏感元件的具有自動熱補償功能的密封間隙自動跟蹤調節裝置，采用東方海事工程技術有限公司設計生產的LCS Ⅱ型空預器漏風控制系統(leakage control system，以下簡稱LCS)。該系統在傳統LCS 的基礎上結合溫度數據采集技術，采用可編程控制器(PLC)和觸摸屏(HMI)一體化控制，使扇形密封板與熱變形的轉子形狀緊密貼合，定時向下跟蹤轉子的熱態變形，在各種工況下控制漏風面積在最小限度。

1 事故經過

2010-01-08 T08：34，2號爐負荷574 MW，DCS發空預器漏風控制故障報警；08:46，空預器B 主馬達跳閘，輔馬達聯啟后跳閘；08:47，機組RB動作，B 組送、引風機和一次風機跳閘，負荷快甩至316 MW。

08:45，就地檢查空預器漏風控制裝置，發現B-1 扇形板位置狀態在下行位置38 mm(最大量程40 mm)，最大變形故障報警，手動強制提升無效；檢查就地控制箱內下行接觸器在吸合狀態未釋放，運行人員手動斷開B-1 扇形板動力電源空氣開關。查閱LCS 報警記錄：08:34，B-1 傳感器異常報警，轉入溫控模式；08:45，B-1 電機過載報警；08:46，B-1 傳感器再次異常報警。查閱DCS空預器B 電流變化趨勢：08:38 前，空預器B 電流在31 A 左右穩定運行；08:38，電流有明顯上升跡象；08:40，空預器電流每隔約39 s 發生1 次尖脈沖上升現象。08:45，電流達到量程上限81 A，持續時間30 s，過流保護動作跳閘。

2 事故原因分析

LCS 在空預器上部扇型板上固定1 個變形間隙測量探頭，由該探頭連續測量扇型板與空預器轉子外沿法蘭之間的漏風間隙。如果漏風間隙因熱變形發生變化，測量探頭可將這個變化反饋至控制計算機，由計算機控制執行機構電機的動作來調節扇型板的位置，使漏風間隙始終維持在不使扇型板與轉子發生激烈摩擦的最小間隙值。正常運行工況下，LCS 設定跟蹤間隔時間為6 h。在扇形板下彎的過程中，當初級限位開關動作后，電機停轉2 s，上行3 mm 后保持該狀態6 h 不變；若初級限位開關未動作，扇形板繼續下彎則會動作次級限位開關，將扇形板轉入溫控模式，根據空預器入口煙溫變化自動調整扇形板位置；當扇形板初級限位開關與次級限位開關都未動作，則觸發最大變形開關后將扇形板強制提升。

從現場檢查可以推斷，空預器B 跳閘是由于B-1 扇形板在到達設定時間間隔后，下壓過程中扇形板下行接觸器粘合，無法脫開，使得三重保護開關均未動作，連續下壓造成空預器產生動靜部分摩擦，過流保護動作跳閘。圖1 為加載機構結構示意。

圖1 加載機構示意

3 事故處理

08:35，LCS 故障報警后聯系熱控人員檢查處理該接觸器。08:53，依次啟動輔助電機與主電機，就地檢查無異常，電流約31 A。09:05，依次啟動送、引風機以及一次風機，恢復負荷至550 MW, 將B-1 扇形板置手動位，其他正常投入自動跟蹤模式。

4 存在的問題

(1)設備日常維護與檢查不到位。

(2)運行人員發現、處理故障不及時。

(3)空預器LCS 控制回路存在設計隱患。

(4)空預器LCS 保護定值與控制邏輯不完善。

5 事故防范措施

(1)利用機組檢修與調停時間，對各扇形板的分控箱及控制回路進行整理改造。

(2)將動力回路接觸器更換為具備防塵功能的新型接觸器。

(3)將原設計的單下行接觸器改造為雙下行接觸器，線圈并聯，回路串聯，保證有一路接觸器正常動作即可以斷開回路，以避免單接觸器卡死后電機無法正常停運的事故再次發生。

(4)在電機兩端輸出軸加裝機械力矩保護器，保證電機過力矩時能夠實現機械脫扣，必須采用反轉方可自動復位。

(5)增加上限機械式限位開關，保證扇形板完全回復后不至堵轉、損壞螺旋千斤頂。

(6)增加空預器電流過載保護，保證扇形板限位開關故障后也能斷開電機電源接觸器。電流選為正常工作電流的1.2 倍，為36 A。

(7)校驗動力回路熱電偶設置是否正確，經過計算統一選擇為2 A。

(8)由檢修人員定期對執行機構限位開關與控制回路進行檢查維護。

6 整改后跟蹤驗證

自2010年3月對1，2 號機組調停整改后，LCS 系統工作基本正常，未發現類似故障。但在2010-11-23T01:40，運行人員監盤發現,2 號爐B空預器LCS 故障報警，就地控制面板“B1 扇形板過力矩報警”。現場檢查發現B1 扇形板螺旋千斤頂外罩殼已被頂壞，B-1 扇形板上行接觸器仍處于吸合狀態，緊急拉掉B-1 空預器扇形板總電源空氣開關。

對此次故障原因分析后，確認仍然為接觸器問題，但增加的機械力矩保護器力矩偏大未動作也是原因之一。因此，繼續對LCS 系統中的隱患進行排查整改：

(1)將原設計的上、下行接觸器全部改造為雙上、雙下行接觸器，避免單個接觸器卡死后電機無法停運。

(2)校核機械力矩保護動作值。經試驗決定由120 N·m 降低到100 N·m，確保在所有外部保護失去作用時，機械力矩保護能夠正常動作將電機同螺旋千斤頂脫開。