斷水保護(hù)差壓開關(guān)取樣管改造

石蘭+++呂吉明

摘 要：華能瑞金電廠斷水保護(hù)差壓開關(guān)取樣管存在設(shè)計(jì)問題，三個(gè)相互冗余的差壓開關(guān)取樣管布置冗余不徹底，不符合保護(hù)的獨(dú)立性原則，不利于機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，故對(duì)其進(jìn)行了分析、完善、改造。通過解決了問題，提高了保護(hù)回路的可靠性。

關(guān)鍵詞：斷水保護(hù)；保護(hù)的獨(dú)立性；改造

1 華能瑞金電廠冷卻水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

華能瑞金電廠兩臺(tái)350MW火力發(fā)電機(jī)組，均采用的是水——?dú)洹獨(dú)淅鋮s系統(tǒng)，即發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子、定子鐵芯均為氫氣冷卻，發(fā)電機(jī)的定子線圈和引出線采用水冷卻。定子冷卻水必須具有很高的工作可靠性，能確保長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。我廠的定子冷卻水系統(tǒng)中配有2臺(tái)定冷水泵，正常運(yùn)行時(shí)一運(yùn)一備。為防止發(fā)生定子冷卻水?dāng)嗨鴵p傷發(fā)電機(jī)，設(shè)置了斷水保護(hù)系統(tǒng)。水冷式發(fā)電機(jī)的斷水保護(hù)系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保護(hù)之一。我廠發(fā)電機(jī)在斷水情況下的保護(hù)設(shè)置方式是：考慮讓發(fā)電機(jī)在定子線圈冷卻水突然中斷后暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行一個(gè)較短的時(shí)間（28秒），以便通過啟動(dòng)備用泵等措施來(lái)恢復(fù)供水，如在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)電機(jī)的水系統(tǒng)不能恢復(fù)供水，發(fā)電機(jī)將立即解列跳閘停機(jī)。

2 問題的提出

2013年6月28日珞璜電廠#5機(jī)組發(fā)生了定子冷卻水流量極低信號(hào)誤發(fā)導(dǎo)致機(jī)組跳閘的非停事故。事故發(fā)生的主要原因就是該機(jī)組斷水保護(hù)的3個(gè)差壓開關(guān)及1個(gè)流量低報(bào)警的差壓開關(guān)取樣管設(shè)置不當(dāng)，四個(gè)差壓開關(guān)共用一組取樣母管。由于停機(jī)檢修后未進(jìn)行取樣管的沖洗檢查，導(dǎo)致定子冷卻水取樣管路正壓側(cè)堵塞，同時(shí)流量低開關(guān)正壓側(cè)接頭存在滲漏，造成四個(gè)差壓開關(guān)測(cè)得差壓值達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值，而發(fā)生斷水保護(hù)機(jī)組誤停機(jī)事故的發(fā)生。我廠的斷水保護(hù)系統(tǒng)是否存在同樣的問題呢？珞璜電廠的非停事故引起了對(duì)我廠斷水保護(hù)系統(tǒng)的檢查。

3 存在的問題

我廠斷水保護(hù)設(shè)置的是就地取樣裝置處設(shè)置三個(gè)差壓開關(guān)。三個(gè)差壓開關(guān)的保護(hù)定值都設(shè)置為22T/H，對(duì)應(yīng)的壓力值為18kpa。三個(gè)差壓開關(guān)均采用的是常開接點(diǎn)，當(dāng)流過差壓開關(guān)的流量低于動(dòng)作值時(shí)閉合動(dòng)作，發(fā)出保護(hù)信號(hào)，進(jìn)行跳閘保護(hù)。我廠斷水保護(hù)邏輯組態(tài)設(shè)置的是三個(gè)斷水保護(hù)壓控開關(guān)互為冗余，三個(gè)信號(hào)進(jìn)行三取二后延時(shí)28S發(fā)信號(hào)至電氣進(jìn)行斷水保護(hù)跳閘。問題的關(guān)鍵在于，我廠斷水保護(hù)就地壓控開關(guān)的取樣問題，如圖1所示。三個(gè)差壓開關(guān)高低壓側(cè)取樣均由一組取樣管分別從定子線圈進(jìn)水信號(hào)管和定子線圈出水信號(hào)管引出，先送至差壓開關(guān)1，然后通過一組三通閥送至差壓開關(guān)2，再由差壓開關(guān)2通過一組三通閥送至差壓開關(guān)3。這相當(dāng)于三個(gè)壓控開關(guān)并聯(lián)于一組取樣管上。系統(tǒng)裝設(shè)三個(gè)保護(hù)定值相同的壓控開關(guān)的目的有二：一是為了防止單個(gè)壓控開關(guān)由于測(cè)量故障、設(shè)備故障、采樣異常等原因造成的保護(hù)誤動(dòng)；二是為了防止單個(gè)壓控開關(guān)由于測(cè)量故障、設(shè)備故障、采樣異常等原因造成的單個(gè)壓控開關(guān)拒動(dòng)。冗余設(shè)計(jì)的目的顯而易見，而實(shí)際取樣管的布置能否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，起到保護(hù)的作用呢？根據(jù)當(dāng)前的壓控開關(guān)取樣管的布置情況來(lái)看，這種取樣方式存在嚴(yán)重的安全隱患，無(wú)法達(dá)到冗余保護(hù)的目的。

下面我從兩種可能發(fā)生的異常情況進(jìn)行安全隱患闡述。

3.1 堵塞問題

由于現(xiàn)場(chǎng)定子線圈進(jìn)水、出水信號(hào)管是采用Φ20的管子，而差壓開關(guān)取樣管采用的是Φ10的管子，管徑由粗變細(xì)，如果冷卻水內(nèi)含有雜質(zhì)，就很容易發(fā)生取樣管阻塞的問題。經(jīng)分析，取樣管堵塞將發(fā)生如下幾種設(shè)備拒動(dòng)的情況：

（1）三壓控開關(guān)拒動(dòng)。如果一組三通閥前發(fā)生阻塞，這樣三個(gè)差壓開關(guān)均不能正確測(cè)量實(shí)際流量信號(hào)，如果實(shí)際流量低于動(dòng)作值，三個(gè)差壓開關(guān)此時(shí)由于堵塞均無(wú)法正常動(dòng)作，引起三個(gè)壓控開關(guān)拒動(dòng)，斷水保護(hù)不能正常動(dòng)作。

（2）兩壓控開關(guān)拒動(dòng)。如果兩組三通閥之間發(fā)生阻塞，這樣差壓開關(guān)1可以正常動(dòng)作，另外兩個(gè)差壓開關(guān)無(wú)法正常動(dòng)作，這時(shí)如果實(shí)際流量低于差壓開關(guān)動(dòng)作值，只有差壓開關(guān)1會(huì)發(fā)生動(dòng)作。結(jié)合邏輯組態(tài)可知，只有一個(gè)差壓開關(guān)動(dòng)作的話，實(shí)際是不會(huì)發(fā)出發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)信號(hào)的，這樣就會(huì)發(fā)生兩個(gè)壓控開關(guān)拒動(dòng)的情況。

3.2 滲漏問題

由于取樣管連接直接采用普通的不銹鋼接頭進(jìn)行緊固，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境存在很大的振動(dòng)，時(shí)間長(zhǎng)了可能使緊固的接頭發(fā)生松動(dòng)，就會(huì)發(fā)生接頭滲漏的問題。容易引起差壓開關(guān)的誤動(dòng)作，導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)，經(jīng)分析主要存在以下幾種情況：實(shí)際取樣管從定子冷卻線圈至第一組三通閥間還有一組接頭相連，如果這組接頭正壓側(cè)接頭存在滲漏甚至損壞現(xiàn)象，滲漏嚴(yán)重將會(huì)使差壓降低而使差壓開關(guān)發(fā)流量低誤報(bào)信號(hào)，造成誤停機(jī)。若負(fù)壓側(cè)接頭滲漏則，如果實(shí)際差壓降低，差壓開關(guān)無(wú)法實(shí)際檢測(cè)而拒動(dòng)，從而損壞發(fā)電機(jī)。如果第一組三通閥正壓側(cè)接頭發(fā)生滲漏甚至損壞情況，也將使三個(gè)差壓開關(guān)一同發(fā)誤報(bào)警信號(hào)，使機(jī)組誤停機(jī)。若負(fù)壓側(cè)接頭滲漏，則發(fā)生設(shè)備拒動(dòng)，損壞發(fā)電機(jī)。如果第二組三通閥正壓側(cè)接頭發(fā)生滲漏甚至損壞情況，則可能出現(xiàn)差壓開關(guān)1正常，差壓開關(guān)2、3發(fā)誤報(bào)警信號(hào)，同樣使機(jī)組發(fā)生發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)而停機(jī)。若負(fù)壓側(cè)接頭滲漏，結(jié)果類同。

4 改造策略

根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求及編制釋義》中提到的關(guān)于防止熱工保護(hù)失靈的相關(guān)規(guī)定：所有重要的主、輔機(jī)保護(hù)都應(yīng)采用“三取二”的邏輯判斷方式，保護(hù)信號(hào)應(yīng)遵循從取樣點(diǎn)到輸入模件全程相對(duì)獨(dú)立的原則[1]。我廠根據(jù)熱工保護(hù)獨(dú)立性的原則對(duì)斷水保護(hù)的取樣部分進(jìn)行了改造。改造后的取樣裝置部分如圖2所示：三個(gè)差壓開關(guān)均直接從定子線圈進(jìn)水信號(hào)管和定子線圈出水信號(hào)管取信號(hào)出來(lái)，開關(guān)間相互并聯(lián)，彼此獨(dú)立大大減小了故障率。

5 改造前后對(duì)比

改造后的方案相比原設(shè)計(jì)存在如下優(yōu)點(diǎn)：三個(gè)差壓開關(guān)相互獨(dú)立取樣，發(fā)生取樣管因?yàn)樽枞共顗洪_關(guān)拒動(dòng)的幾率降低為原來(lái)的三分之一。三個(gè)差壓開關(guān)相互獨(dú)立取樣，雖然從定子線圈進(jìn)水、出水信號(hào)管至差壓開關(guān)處的接頭依然存在，但是只有2組接頭同時(shí)發(fā)生滲漏甚至損壞才能發(fā)生機(jī)組誤跳的情況出現(xiàn)，因此由于接頭故障而導(dǎo)致誤跳機(jī)的幾率大大降低。

6 結(jié)束語(yǔ)

本此改造，嚴(yán)格按照熱工保護(hù)的獨(dú)立性原則進(jìn)行，有利于整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的正常工作，提高了保護(hù)的可靠性，保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。此類問題曾在其他電廠出現(xiàn)過，同時(shí)造成了機(jī)組的非正常停運(yùn)。我們針對(duì)我廠的情況對(duì)斷水保護(hù)回路進(jìn)行改造，消除了安全隱患。對(duì)于重要保護(hù)回路，為了保證保護(hù)動(dòng)作的可靠性，常常設(shè)計(jì)重要保護(hù)信號(hào)的冗余三取二，應(yīng)當(dāng)注意防止有同類問題的存在。不同電廠在一些重要保護(hù)信號(hào)的取樣問題上可以舉一反三，自查自己廠的設(shè)備，排除問題，提高可靠性，同時(shí)，該取樣問題不能僅僅局限在開關(guān)量的取樣上，一些重要模擬量信號(hào)比如參與調(diào)節(jié)的溫度、流量信號(hào)的取樣也應(yīng)當(dāng)引起重視。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家安全【2014】161號(hào).防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求及編制釋義[M].中國(guó)電力出版社，105.