300 MW機(jī)組熱工系統(tǒng)故障研究和優(yōu)化

程聲櫻

摘 要：在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，熱工保護(hù)系統(tǒng)中的單點(diǎn)信號(hào)源、共用模件、共用采樣點(diǎn)等裝置很容易出現(xiàn)通道阻塞、電壓電源冗余、電磁干擾等故障，影響機(jī)組正常運(yùn)行，給安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。因此，需要對(duì)機(jī)組的熱工保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和優(yōu)化。通過(guò)對(duì)大量案例進(jìn)行分析，總結(jié)故障原因，做出合理的優(yōu)化方案，可以減少熱工系統(tǒng)故障，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化熱工系統(tǒng)故障診斷機(jī)制和提高系統(tǒng)可靠性的目的。

關(guān)鍵詞：300 MW機(jī)組；熱工系統(tǒng)；故障診斷；故障優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）07-0026-02

1 機(jī)組熱工系統(tǒng)典型故障研究和優(yōu)化

1.1 共用采樣點(diǎn)故障研究和優(yōu)化

在機(jī)組熱工系統(tǒng)設(shè)備的制造與設(shè)計(jì)之初，機(jī)組熱工系統(tǒng)保護(hù)信號(hào)線的采樣點(diǎn)往往處于共用狀態(tài)，使該采樣點(diǎn)成為機(jī)組熱工系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的故障易發(fā)處。例如，當(dāng)2號(hào)機(jī)組超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)的給水泵會(huì)中斷工作，水泵汽輪機(jī)跳閘，初次診斷信號(hào)為“排氣壓力高”。通過(guò)查詢以往故障記錄變化曲線，可知有4個(gè)真空壓力開(kāi)關(guān)（這些真空壓力開(kāi)關(guān)都在相同取樣點(diǎn)連接）均觸發(fā)。但經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，這4個(gè)真空低開(kāi)關(guān)均處于正常工作狀態(tài)，檢查結(jié)果正常，并且開(kāi)關(guān)接頭、二次門和取樣點(diǎn)管道也都無(wú)漏點(diǎn)。通過(guò)以上檢查可以排除是壓力開(kāi)關(guān)和連接的問(wèn)題，這就需要進(jìn)一步的檢查。最后發(fā)現(xiàn)在其中的壓力開(kāi)關(guān)共用的取樣點(diǎn)部位一次門門芯遺落，導(dǎo)致排氣壓力開(kāi)關(guān)出現(xiàn)誤判，間接觸發(fā)真空低開(kāi)關(guān)跳閘執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。

通過(guò)上述故障診斷分析可以看出，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的共用采樣點(diǎn)進(jìn)行公測(cè)是非常有必要的。檢修機(jī)組時(shí)，對(duì)類似的問(wèn)題進(jìn)行整改，改造所有使用一次門的共用采樣點(diǎn)，把保護(hù)連鎖測(cè)點(diǎn)改為單獨(dú)取樣，避免日后再發(fā)生此類事件。

1.2 電壓電源冗余故障研究和優(yōu)化

分布式控制系統(tǒng)電源DCS（Distributed Control System）通常采用1﹕1的冗余方式供電，另一端由電廠的保安電源供電，任何一端電源產(chǎn)生故障都不會(huì)影響控制單元內(nèi)部模塊和現(xiàn)場(chǎng)模塊的正常工作。但在實(shí)際工作中，主系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間控制單元內(nèi)的電源系統(tǒng)仍然會(huì)出現(xiàn)電源模塊故障、連接處接觸不良、后備UPS電源失效等情況。例如：當(dāng)實(shí)際公用系統(tǒng)服務(wù)電源突然斷開(kāi)，導(dǎo)致300 MW機(jī)組在工作時(shí)，灰、渣、水的控制系統(tǒng)在主控制室內(nèi)失去監(jiān)控和操作能力，輔助的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也會(huì)隨之癱瘓。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)幾路電源電壓偏差過(guò)大，冗余裝置內(nèi)部電阻過(guò)小，不能實(shí)現(xiàn)冗余。

了解故障產(chǎn)生的原因后，就要對(duì)系統(tǒng)電源進(jìn)行改造，使冗余的電源電壓恢復(fù)正常。另外，也可通過(guò)MFT繼電器柜對(duì)電源兩路進(jìn)行耦合。正極電路使用二極管耦合，負(fù)極電路直接通過(guò)端子排連接，同時(shí)也進(jìn)行耦合處理。通過(guò)多次對(duì)電源進(jìn)行全面排查，發(fā)現(xiàn)存在諸如電源供電、電源冗余切換過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，電源冗余不完全等故障，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)現(xiàn)有故障的分析，改造故障電源，提高供電系統(tǒng)的可靠性。

1.3 機(jī)組系統(tǒng)接地故障研究和優(yōu)化

將300 MW機(jī)組熱工系統(tǒng)和設(shè)備接地，是用來(lái)保障工作人員安全、消除外接干擾、保證系統(tǒng)設(shè)備正常工作的必要措施。根據(jù)控制系統(tǒng)的布置方式，對(duì)機(jī)組采用不同的接地方式。但是由于接地方式本身存在問(wèn)題或其他原因，未能有效接地時(shí)，機(jī)組熱工系統(tǒng)工作出現(xiàn)異常。例如：300 MW機(jī)組在前期投產(chǎn)時(shí)，系統(tǒng)中的部分機(jī)組電氣設(shè)備的電纜屏蔽信號(hào)線是多點(diǎn)接地的，還有部分屏蔽線沒(méi)有接地，這樣機(jī)組會(huì)產(chǎn)生異常工作現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)整改，將機(jī)組熱工系統(tǒng)與設(shè)備的控制信號(hào)電纜改造成單點(diǎn)接地，這樣可以有效減少因兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地造成的差模干擾現(xiàn)象，進(jìn)而屏蔽現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的干擾，提高300 MW機(jī)組熱工系統(tǒng)的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。

1.4 機(jī)組熱工系統(tǒng)單電信號(hào)故障研究和優(yōu)化

機(jī)組熱工系統(tǒng)單點(diǎn)保護(hù)指由單個(gè)輸入信號(hào)所觸發(fā)的熱工保護(hù)回路。熱工單點(diǎn)保護(hù)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一些故障，其中信號(hào)故障將會(huì)導(dǎo)致機(jī)組跳閘。另外，單點(diǎn)信號(hào)會(huì)引發(fā)熱工保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)或停機(jī)，出現(xiàn)溫度傳感器件、溫度測(cè)量元件故障，震動(dòng)探頭發(fā)生異常現(xiàn)象，位置開(kāi)關(guān)故障，壓力開(kāi)關(guān)故障和檢修維護(hù)不當(dāng)?shù)取?/p>

此組300 MW機(jī)組熱工系統(tǒng)在工作初期，工作人員對(duì)其熱工單點(diǎn)保護(hù)信號(hào)進(jìn)行梳理，將報(bào)警后及時(shí)經(jīng)工作人員操作、處理、保證安全這一系列措施改為報(bào)警信號(hào)。比如設(shè)置磨煤機(jī)前后軸承溫度單點(diǎn)保護(hù)大于95 ℃時(shí)，磨煤機(jī)開(kāi)關(guān)跳閘，將此信號(hào)改為報(bào)警信號(hào)。

針對(duì)保護(hù)連鎖系統(tǒng)的模擬信號(hào)，設(shè)定合理的變化速率保護(hù)、延遲時(shí)間、縮小量程等故障診斷功能，并設(shè)定保護(hù)連鎖信號(hào)的壞質(zhì)量剔除功能和報(bào)警邏輯功能，降低因接線不牢、信號(hào)干擾、設(shè)備故障等引起的信號(hào)突變。

2 提高300 MW機(jī)組熱工系統(tǒng)可靠性的措施

現(xiàn)階段，300 MW機(jī)組熱工系統(tǒng)仍然會(huì)發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)的情況。結(jié)合以往發(fā)生的故障和所采取的措施，提出以下幾種提高機(jī)組熱工系統(tǒng)可靠性的方式：①對(duì)重要的輔助系統(tǒng)，要特別注意系統(tǒng)的單點(diǎn)保護(hù)、單點(diǎn)采樣、單一電源等，避免出現(xiàn)問(wèn)題。在開(kāi)始設(shè)定技術(shù)協(xié)議時(shí)，就要提出相應(yīng)的要求，并在技術(shù)協(xié)議中及時(shí)落實(shí)。②現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的電纜和系統(tǒng)設(shè)備的連接電纜很容易松動(dòng)或斷開(kāi)。在這些地方，機(jī)組工作時(shí)容易產(chǎn)生故障，建議通過(guò)電動(dòng)門分體進(jìn)行安裝，有效減少故障的出現(xiàn)。③避免使用單點(diǎn)保護(hù)。機(jī)組建設(shè)初期，在對(duì)機(jī)組進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)和運(yùn)行檢修時(shí)，應(yīng)及時(shí)采用容錯(cuò)邏輯方法，對(duì)容易出現(xiàn)故障的設(shè)備從控制邏輯上進(jìn)行優(yōu)化。④在控制系統(tǒng)內(nèi)部，電源電壓應(yīng)該使用冗余匹配，UPS和DCS電源冗余切換時(shí)間小于5 ms。對(duì)于提供硬接線的回路電源繼電器，切換時(shí)間不大于60 ms。利用聲光報(bào)警及時(shí)控制室內(nèi)電源故障。

3 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)組熱工系統(tǒng)故障研究和優(yōu)化涉及機(jī)組調(diào)試、生產(chǎn)、維護(hù)、檢修、改造等相關(guān)方面。在不斷發(fā)現(xiàn)故障、總結(jié)故障、優(yōu)化系統(tǒng)等過(guò)程中，做好相關(guān)設(shè)備的安全隱患排查工作，并及時(shí)進(jìn)行整改，有效提高300 MW機(jī)組熱工系統(tǒng)控制的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]王寶民.秦電300 MW汽輪機(jī)組熱力系統(tǒng)優(yōu)化研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2011.

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〔編輯：劉曉芳〕