電廠電源切換造成機組跳閘事故的分析及改進

張建志

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

電廠電源切換造成機組跳閘事故的分析及改進

張建志

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

火力發(fā)電廠中的重要設(shè)備雙電源系統(tǒng)的切換通常會造成一個斷電的時間間隙，很容易造成設(shè)備的誤跳閘。分析了某發(fā)電公司1號機組因電源切換問題發(fā)生的空預(yù)器跳閘事故及磨煤機潤滑油泵跳閘事故導(dǎo)致的機組誤跳閘，并通過邏輯修改的改進方法解決了此問題，消除了設(shè)備運行的安全隱患，提高了運行的穩(wěn)定性。

電源切換；跳閘事故；空預(yù)器；邏輯修改

1 機組概況

某發(fā)電公司2×600 MW機組，鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超臨界、變壓運行直流爐。汽機采用哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司的超臨界、凝汽式汽輪機。DCS系統(tǒng)采用北京國電智深控制技術(shù)有限公司的EDPF-NT分散控制系統(tǒng)。鍋爐配備2臺空預(yù)器、2臺引風(fēng)機、2臺送風(fēng)機和2臺一次風(fēng)機，配備6套中速正壓直吹式制粉系統(tǒng)；每套制粉系統(tǒng)包括1臺給煤機、1臺磨煤機和1臺磨煤機潤滑油泵。一旦磨煤機潤滑泵跳閘，將導(dǎo)致磨煤機跳閘。

2 事故概述

2.1 空預(yù)器跳閘

某次空預(yù)器跳閘發(fā)生在鍋爐點火升溫階段，當(dāng)時只運行了1臺空預(yù)器。空預(yù)器跳閘后，觸發(fā)了鍋爐主保護，MFT動作，鍋爐滅火。

(1) MFT首出顯示跳閘原因為“2臺空預(yù)器都跳閘”。熱控調(diào)試人員首先通過DCS歷史曲線查找該空預(yù)器控制模塊的輸出指令，發(fā)現(xiàn)在該設(shè)備跳閘時間區(qū)域內(nèi)沒有“停止”指令從DCS發(fā)出。這樣就排除了空預(yù)器保護動作“聯(lián)?！焙瓦\轉(zhuǎn)員從操作畫面操作“手?！边@2種可能性。因為無論是保護動作聯(lián)停，還是操作畫面手停，最終出口都是DCS指令輸出端。

(2) 同設(shè)備廠家一起就地檢查是否是設(shè)備過電流保護動作造成的設(shè)備開關(guān)跳閘。檢查后發(fā)現(xiàn)熱繼電器位置正常，說明設(shè)備過電流保護未動作。檢查設(shè)備本體及相關(guān)部件均未發(fā)現(xiàn)異常。

(3) 因當(dāng)時機組正處于調(diào)試期間，DCS設(shè)備間尚有工人作業(yè)，懷疑有人不小心觸動了該設(shè)備的繼電器。但當(dāng)時還未安裝監(jiān)視探頭，只能先暫停了DCS設(shè)備間內(nèi)的一切作業(yè)，在有關(guān)人員研究后再重新啟動設(shè)備，密切觀察其是否跳閘。鍋爐運行一段時間，未再發(fā)生空預(yù)器跳閘事故。

2.2 磨煤機潤滑油泵跳閘

事故發(fā)生在機組大負荷試運期間，當(dāng)時機組負荷520 MW，鍋爐投入5臺磨煤機。事故導(dǎo)致鍋爐發(fā)生MFT，機組跳閘。

(1) 查看鍋爐MFT首出為“全部燃料喪失”，汽機首出為“鍋爐跳閘”，可以判斷是鍋爐跳閘聯(lián)跳汽機，而鍋爐跳閘的原因是全部制粉系統(tǒng)跳閘。

(2) 查看全部5臺磨煤機的首出都是“潤滑油泵跳閘或潤滑油壓力低低”，全部5臺潤滑油泵的狀態(tài)都是停止?fàn)顟B(tài)，所以可以肯定機組跳閘的真正原因是潤滑油泵全部跳閘。

(3) 查詢DCS指令，5臺油泵均沒有“停止”指令發(fā)出，此時推斷可能是電源存在問題。檢查各臺潤滑油泵的動力電源，發(fā)現(xiàn)電壓均正常。

(4) 查詢這5臺潤滑油泵的供電圖紙，發(fā)現(xiàn)它們都由同一個供電柜供電。該供電柜是一個電源切換柜，有2路電源，經(jīng)過1個切換裝置后分別接入5臺磨煤機的潤滑油泵，如圖1所示。因為該電廠每臺磨煤機只配備了1臺潤滑油泵，而潤滑油泵的跳閘將直接導(dǎo)致磨煤機的跳閘，所以潤滑油泵都配備了雙電源供電，以確保其運行的可靠性。

圖1 電源切換裝置示意

3 跳閘原因分析

分析跳閘原因可能出現(xiàn)在切換裝置上。因無法追溯已完成的切換過程，熱控調(diào)試人員進行了一次試驗。啟動1臺磨煤機潤滑油泵，人為造成切換裝置動作，觀察磨煤機潤滑油泵是否異常。該試驗一共進行了3次，2次潤滑油泵未發(fā)生異常，1次潤滑油泵跳閘。因此，推斷是由于該電源切換裝置切換速度過慢，造成了磨煤機潤滑油泵因電源喪失而停止。而DCS對潤滑油泵的控制采用的是雙指令、短脈沖控制方式，啟動指令發(fā)出3 s后就消失了(見圖2)，這是導(dǎo)致跳閘的另一個原因。

圖2 初始DCS啟動指令

該潤滑油泵一旦停止后，在接到再次啟動指令前無法自行啟動，因此電源重新接通并不能使其重新啟動，也就造成了設(shè)備的真正停機。故而全部潤滑油泵的停止造成了全部磨煤機的跳閘，全部磨煤機的跳閘造成了鍋爐的跳閘，從而使機組徹底跳閘。因此，再次查找上次空預(yù)器跳閘的原因：檢查了空預(yù)器的供電回路，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器的供電電源也是由一個切換裝置引出的，且該切換裝置與磨煤機潤滑油泵所用的切換裝置是同一種型號的，所以空預(yù)器的跳閘原因也應(yīng)是切換裝置的問題。

4 改進措施

從以上分析可以看出，切換裝置切換速度過慢是潤滑油泵跳閘的主要原因，應(yīng)更換為速度更快的切換裝置。但由于訂貨周期的原因，更換切換裝置短期無法實現(xiàn)，因此考慮對DCS邏輯進行改進。

考慮用一個長脈沖來控制潤滑油泵，讓其在運行期間保持啟動指令狀態(tài)。當(dāng)電源短暫喪失并重新獲得后，使?jié)櫥捅媚苤匦聠樱瑥亩乖O(shè)備不會停機。但當(dāng)潤滑油泵動力電源長期喪失時，其將一直保持啟動指令狀態(tài)，會造成突然來電后潤滑油泵無預(yù)期啟動，造成嚴重的安全隱患。因此，設(shè)計該啟動指令在潤滑油泵長時間斷電時能夠被自動復(fù)位掉，初步邏輯修改如圖3所示。

圖3 初步邏輯修改

在實際運行中發(fā)現(xiàn)，若電源喪失，潤滑油泵已實際停止，長啟動指令已被復(fù)位后，如果運行人員再次發(fā)出啟動潤滑油泵指令，啟動指令長信號由“0”變成“1”。此時，由于由潤滑油泵停止信號觸發(fā)對SR觸發(fā)器復(fù)位的脈沖已作用完畢，不能夠再次對SR觸發(fā)器復(fù)位，將造成SR觸發(fā)器一直保持為“1”的狀態(tài)，潤滑油泵啟動長指令將一直保持，不能復(fù)位。為消除該缺陷，將潤滑油泵啟動的長指令信號“與”到長指令信號的復(fù)位邏輯中，在長指令信號存在且油泵已停止1 s后，復(fù)位跳閘長指令信號。此邏輯更加合理，如圖4所示。

圖4 最終正確邏輯

5 改進驗證

邏輯修改完后，對上述邏輯的合理性進行了實踐驗證。

(1) 進行設(shè)備的啟動、停止操作，動作正常，說明此邏輯能夠保證設(shè)備的正常操作功能。

(2) 先將設(shè)備啟動運行，然后拉掉設(shè)備動力電源，設(shè)備停止。在1 s后重新投入動力電源，設(shè)備保持停止?fàn)顟B(tài)，沒有啟動。這說明設(shè)備失去動力電源停止后，不會因一段時間后的突然送電而造成設(shè)備無預(yù)期啟動。

(3) 先將設(shè)備啟動運行，拉掉設(shè)備動力電源，設(shè)備停止，然后運行人員在操作畫面再次啟動設(shè)備。設(shè)備沒能成功啟動，投入動力電源，觀察設(shè)備狀態(tài)。此時設(shè)備仍保持停止?fàn)顟B(tài)，沒有啟動。這說明設(shè)備失去動力電源而停止后，不會因為運行人員的多次啟動而造成送電后設(shè)備無預(yù)期啟動。

(4) 在機組停運期間，將磨煤機潤滑油泵全部運行起來，然后多次進行電源切換試驗，觀察磨煤機潤滑油泵的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)電源切換前后磨煤機潤滑油泵全部保持運行狀態(tài)，不再發(fā)生因電源切換造成的跳閘事故，同時磨煤機也未接到因潤滑油泵跳閘而發(fā)出的跳閘信號。這說明因電源切換裝置切換速度過慢而造成的設(shè)備誤跳閘問題已經(jīng)解決。

6 結(jié)束語

在完成對該電廠磨煤機潤滑油泵的邏輯修改后，還對空預(yù)器的控制邏輯進行了同樣的修改與試驗，也獲得了很好的控制效果。在此后的調(diào)試及運行過程中，也發(fā)生過類似的電源切換過程，但設(shè)備再未發(fā)生跳閘事故，說明了以上改進是成功的，確保了設(shè)備的可靠運行。

2014-11-17。

張建志(1969-)，男，高級工程師，主要從事火力發(fā)電廠調(diào)試工作，email：735282547@qq.com。