西門子SPPA-T3000緊急跳閘系統故障與處理

曾海波

（國電漢川發電有限公司，湖北 漢川 431614）

西門子SPPA-T3000緊急跳閘系統故障與處理

曾海波

（國電漢川發電有限公司，湖北 漢川 431614）

國電漢川發電有限公司三期2×1 000 MW超超臨界機組汽輪機控制系統采用西門子SPPAT3000型數字電液調節系統。結合實際應用，對ETS（緊急跳閘系統）出現的故障進行分析，并提出解決方法和防范措施，以供同類型系統參考。

SPPA-T3000；ETS；故障分析；防范措施

0 引言

國電漢川發電有限公司（漢川電廠）三期擴建工程為2×1 000 MW超超臨界機組，5號機組于2012年12月22日通過168 h試運行并進入商業運行，6號機組目前處于基建期，計劃于2016年底投入商業運行。汽輪機為上海汽輪機廠設計制造，控制系統DCS（分散控制系統）部分為北京國電智深的EDPF-NT+控制系統，DEH（數字電液調節系統）部分為德國SIEMENS的SPPA-T3000控制系統。結合5號機組實際生產運行中ETS（緊急跳閘系統）出現的某次故障進行分析，提出解決方法和防范措施。

1 T3000系統結構

SPPA-T3000控制系統是一個全集成的、結構完整、功能完善、面向整個電站生產過程的控制系統，同時也提供了汽輪發電機組跳閘保護功能。漢川電廠的T3000控制系統配置2對冗余的處理器 417H和 1對冗余 FM458，417H和FM458分別配置ET200M和ADDFEM接口模件。ETS系統和DEH系統為一體化設計，采用故障安全型模塊，雙路冗余模式，確保保護系統可靠動作。ETS系統包括3個部分：OPS（超速保護系統）、EPS（電子保護系統）、TTS（汽輪機遮斷系統）。由ETS系統控制的閥門有2個高壓主汽門、2個中壓主汽門、2個高壓調門、2個中壓調門、1個補汽閥、2個高排逆止門和1個高排通風閥。除高排通風閥外，每個閥門設置2個常帶電跳閘電磁閥，任一個電磁閥失電動作，相應閥門關閉。高排通風閥設置2個電磁閥，任一電磁閥帶電高排通風閥關閉。

2 ETS系統簡介

漢川電廠2×1 000 MW超超臨界機組的ETS系統位于50CJJ11控制柜內，ETS系統的故障安全型模塊包括地址為CA008，DA008，CA012和DA012的SM326 DI 24×DC 24V故障安全型數字輸入模塊以及地址為CA009，DA009，CA0010，DA010，CA011和DA011的SM 326 F-DO 10×DC 24 V/2 A PP故障安全型數字輸出模塊。本文主要分析CA011和DA011故障安全型數字輸出模塊故障，CA011和DA011為1對冗余的故障安全型模塊，接線方式如圖1所示，2個數字量模件并聯后控制執行器，每個過程信號需要1個由2個數字量模塊冗余控制的執行器。負載電壓電源連接到數字量模塊的端子2L＋/2M和3L＋/3M。

圖1 故障安全型模塊在應用中的接線方案

CA011和DA011模塊的輸出包括CH0高排通風閥電磁閥1，CH1高排通風閥電磁閥2，CH2高排逆止門2電磁閥1，CH3高排逆止門2電磁閥2，CH4汽機跳閘1，CH5汽機跳閘2和CH7汽機跳閘3。其中3組汽機跳閘信號由繼電器擴展后送2組至50CJJ12柜、3組至鍋爐MFT（主燃料跳閘）保護柜、1組至發變組E屏。

3 ETS系統故障分析及處理

3.1 故障過程

2014年6月9日17∶02，機組負荷850 MW，運行值班員發現DEH系統ASD報警窗口出現汽機跳閘2報警，熱工人員發現ETS系統的故障安全型數字輸出模塊中有2塊互為冗余的模塊（地址為CA011和DA011）出現異常。其中CA011模塊所有的通道輸出正常指示綠燈均熄滅，SFLED燈亮起，SAFE-LED燈熄滅；DA011模塊第五通道輸出故障指示紅燈亮起，SF-LED燈閃爍，SAFE-LED燈正常亮。DCS側鍋爐MFT邏輯中3組汽機跳閘信號中1組動作。

2014年 6月 13日 19∶57，熱工人員發現DA011模塊所有的通道輸出正常指示綠燈均熄滅，SF-LED燈亮起，SAFE-LED燈正常亮（模塊正常運行時，所有的通道輸出正常指示綠燈應亮起，SF-LED燈應熄滅，SAFE-LED燈應亮起）。DCS側鍋爐MFT邏輯中3組汽機跳閘信號全部動作。

由于在第一次CA011模塊故障和DA011通道故障后采取了有效措施，當第二次DA011模塊故障時，鍋爐MFT未動作，機組平穩運行。

3.2 故障分析

由于ETS系統采用冗余設計，因此CA011模塊故障和DA011第五通道故障不會導致汽機跳閘信號輸出，而DCS系統中鍋爐MFT接收三取二汽機跳閘信號邏輯中僅1個通道動作，也不會發出“汽機跳閘”信號去觸發鍋爐MFT，但是此時ETS系統的安全性已經大大降低。如果相冗余的DA011模塊出現相同的故障，就會送“汽機跳閘”信號到DCS系統中，引起鍋爐MFT、開高排通風閥、關冷再逆止門電磁閥、送發變組E屏切廠用電及回跳汽機。

當第一次CA011模塊故障后，根據模塊本身的故障及時咨詢廠家，判斷CA011模塊有可能已損壞，需要更換。但機組正在運行，更換模塊存在很大的風險，因此建議機組運行中暫時不更換，保持現有狀態。

熱工維護人員結合德國西門子公司提供的《自動化系統S7-300 ET200M分布式I/O設備故障安全信號模塊 硬件安裝和操作手冊》進行故障分析。根據LED燈的顯示進行診斷，分析認為第一次模塊故障時，CA011模塊SF-LED燈亮起，SAFE-LED燈熄滅，表示模塊有故障；DA011模塊SF-LED燈閃爍，SAFE-LED燈正常亮，表示通道或者模塊有故障，并請求消除鈍化（F-I/O檢測到故障時會將相應的通道或所有通道設置為安全狀態，即鈍化其通道），顯然是因DA011模塊第五通道故障導致。由于故障安全型模塊具有通道選擇性鈍化功能（發生通道故障時，使用此鈍化方法可以僅鈍化相關的通道），檢測到模塊故障時，故障安全信號模塊受影響通道組的所有通道都將被鈍化。

根據在虛擬服務器中查詢到故障模塊的診斷消息為輸出到L＋發生短路或輸出驅動器有故障，依據《硬件安裝和操作手冊》中的要求需要在發生故障后的100 h內消除過載或者短路。故障安全數字量輸出模塊在通道上檢測到對L＋短路或傳輸不同信號的通道之間短路時，故障診斷會中斷，以報告和鈍化故障通道（包括包含此通道的區域中的其它所有通道）。任何短路若持續時間較長，都將導致模塊發生整體故障。

根據以上故障信息，熱工人員推斷在第一次CA011模塊故障和DA011通道故障后的100 h內，DA011模塊所有通道都被鈍化，進而汽機跳閘信號動作，鍋爐MFT。

3.3 故障處理

第一次故障后暫時采取了以下措施：

（1）修改汽機跳閘送鍋爐MET的邏輯，將DEH系統送至DCS系統的高中壓主汽門關閉信號作為汽機跳閘的判斷條件，即3組ETS送出的汽機跳閘信號與至少任意2個主汽門關閉信號動作發鍋爐MFT或者至少任意3個主汽門關閉信號動作發鍋爐MFT，邏輯修改前后如圖2所示。

（2）暫時退出“汽機遮斷”送發變組E屏“熱工保護”（切廠用電及回跳汽機）。

（3）運行人員關閉高排通風閥前手動門，防止高排通風閥失電打開，做好冷再抽汽逆止門電磁閥失電的事故預案。

由于處理時間及時，方法得當，第二次模塊故障時，機組安全穩定運行，成功避免了由于設備質量導致的熱工保護誤動作跳機。

2014年10月，機組調停。西門子服務人員對CA011模塊進行更換，復位后模塊狀態正常。為了檢驗更換模塊的可靠性，未恢復采取的安全措施，而CA011模塊經過西門子工廠檢測后，確定為模塊本身故障。

圖2 汽機跳閘至鍋爐MFT修改前后邏輯比較

4 結語

漢川電廠5號機組運行以來，部分問題已暴露并得到解決，有些問題已提前采取優化措施進行預控，熱工維護人員對機組出現的問題進行總結，尋求更優的解決方案，同時制定相關應急處理預案，為機組安全穩定運行提供了保障。

（本文編輯：徐 晗）

Faults of SIEMENS SPPA-T3000 ETS System and the Treatment

ZENG Haibo
（Guodian Hanchuan Power Generation Co.，Ltd.，Hanchuan Hubei 431614，China）

Siemens SPPA-T3000 digital electro-hydraulic control system is adopted in steam turbine control system of phase-III 2×1 000 MW ultra-supercritical units in Guodian Hanchuan Power Generation Co.，Ltd.，Combining with the practical application，this paper analyzes faults occurred in ETS（Emergency Trip System）and presents the solution and preventive measures to provide reference for systems of the same type.

SPPA-T3000；ETS；fault analysis；preventive measure

TK37

B

1007-1881（2015）10-0037-03

2015-06-13

曾海波（1990），男，工程師，從事火力發電廠熱工控制工作。