電廠工業(yè)水泵跳閘異常處理及優(yōu)化改造

張帆，張偉

(神華國華永州發(fā)電有限責任公司，湖南永州425000)

電廠工業(yè)水泵跳閘異常處理及優(yōu)化改造

張帆，張偉

(神華國華永州發(fā)電有限責任公司，湖南永州425000)

根據(jù)某電廠工業(yè)水泵運行中因控制回路故障而跳閘，造成工業(yè)水系統(tǒng)停運、空壓機系統(tǒng)停運、循環(huán)水泵軸承溫度高等一系列異常問題，分析了工業(yè)水泵控制回路設(shè)計存在的問題及工業(yè)水系統(tǒng)停運對其它系統(tǒng)和設(shè)備帶來的影響，并提出了相應的處理意見及優(yōu)化改造措施。

工業(yè)水泵；工業(yè)水；冷卻水；優(yōu)化改造

發(fā)電廠的工業(yè)水是在原水的基礎(chǔ)上通過沉淀、過濾、凈化等工藝預處理而成。其水質(zhì)應滿足碳酸鹽硬度＜250 mg/L， pH 值在 6.5～9.5范圍內(nèi)〔1〕，懸浮物的含量，對于300 MW以上機組，宜小于50 mg/L，對于其他機組，應小于100 mg/L〔2〕。電廠工業(yè)水系統(tǒng)向很多輔機和輔助系統(tǒng)提供冷卻用水和工藝用水，是電廠里工藝流程的重要組成部分，與電廠機組運行的安全性和穩(wěn)定性緊密相連。機組正常運行期間，若發(fā)生工業(yè)水系統(tǒng)停運，將會引起空壓機跳閘、循環(huán)水泵軸承溫度高等一系列異常事件，給機組的安全運行帶來威脅。通過對工業(yè)水泵運行中異常跳閘造成工業(yè)水系統(tǒng)停運、空壓機系統(tǒng)停運、循環(huán)水泵軸承溫度高等一系列異常問題，分析了工業(yè)水泵控制回路設(shè)計存在的問題及工業(yè)水系統(tǒng)停運對其他系統(tǒng)和設(shè)備帶來的影響，并提出了相應的處理意見、建議及優(yōu)化改造措施，對進行該類異常事件的事故處理及相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)化改造具有一定的參考和借鑒意義。

1 電廠工業(yè)水系統(tǒng)介紹

某電廠為2臺350 MW超臨界濕冷燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機組，電廠設(shè)計安裝了3臺工業(yè)水泵，1套變頻器，正常時工業(yè)水泵1臺變頻運行兩臺工頻備用，3臺可任意一臺選擇變頻運行。電廠工業(yè)水系統(tǒng)由工業(yè)消防水池、工業(yè)水泵、工業(yè)水管路和工業(yè)水用戶等組成，如圖1所示。其主要作用是為空壓機及干燥機、循環(huán)水泵、空預器軸承、鍋爐啟動疏水泵、脫硫漿液循環(huán)泵、氧化風機油泵等轉(zhuǎn)動機械提供冷卻水，同時為化學專業(yè)汽水取樣間、制氫站制氫設(shè)備及脫硫工藝水箱等用戶提供冷卻水和補充水源。

圖1 工業(yè)水系統(tǒng)

2 異常及處理

事發(fā)前工況，2017年1月7日，該電廠1號機組負荷300 MW，2號機組停運，空壓機系統(tǒng)A，B，C，E空壓機運行，F(xiàn)空壓機檢修。10時05分，發(fā)現(xiàn)B工業(yè)水泵跳閘，A，C備用工業(yè)水泵未聯(lián)鎖啟動，立即手動試啟A和C工業(yè)水泵也無法啟動，事件造成全廠工業(yè)水系統(tǒng)停運。10時07分值班員發(fā)現(xiàn)B，C，A空壓機相繼跳閘，立即啟動D空壓機運行，緊接著E空壓機發(fā)生跳閘，3 min后最后一臺D空壓機也跳閘，壓縮空氣母管壓力開始快速下降，相關(guān)設(shè)備跳閘參數(shù)趨勢如圖2所示。為減緩壓縮空氣母管壓力下降速度，立即停止除灰系統(tǒng)輸灰，關(guān)閉壓縮空氣母管至輸灰壓縮空氣儲罐進氣手動門，將機組負荷穩(wěn)定在當前值，停止所有氣動執(zhí)行機構(gòu)的操作。檢查確認B工業(yè)水泵跳閘的原因為就地控制柜內(nèi)控制回路保險熔斷所致。因情況緊急，直接將相鄰設(shè)備控制柜內(nèi)的控制保險拆下安裝在工業(yè)水泵控制柜內(nèi)，10時20分工業(yè)水泵控制回路保險安裝好，立即啟動了ABC3臺工業(yè)水泵和5臺空壓機運行，壓縮空氣系統(tǒng)壓力逐漸恢復至0.7 MPa，循環(huán)水泵軸承及其他工業(yè)水用戶的設(shè)備參數(shù)逐漸恢復正常。

圖2 工業(yè)水泵跳閘相關(guān)設(shè)備參數(shù)歷史趨勢

3 異常情況分析

該電廠B工業(yè)水泵運行中異常跳閘，處于聯(lián)鎖備用狀態(tài)的A，C工業(yè)水泵卻未聯(lián)鎖啟動，最終導致工業(yè)水系統(tǒng)停運。工業(yè)水系統(tǒng)的停運將會對空壓機、循環(huán)水泵等很多工業(yè)水用戶產(chǎn)生很大影響〔3〕。

3.1 原因分析

事發(fā)前，工業(yè)水泵的運行方式為B工業(yè)水泵變頻運行，A，C工業(yè)水泵工頻方式備用。B工業(yè)水泵跳閘后確認跳閘原因為控制回路保險熔斷，更換保險后工業(yè)水泵啟動運行正常。3臺工業(yè)水泵設(shè)計為共用一個控制回路，這樣當出現(xiàn)控制回路保險熔斷時，3臺工業(yè)水泵都將無法運行。發(fā)現(xiàn)該問題后對工業(yè)水泵的控制回路進行了優(yōu)化改造〔4〕；改造后3臺工業(yè)水泵的控制回路相互獨立，互不干擾，一個控制回路控制一臺工業(yè)水泵，這樣有效避免了該類異常事件的再次發(fā)生，提高了工業(yè)水泵的運行可靠性。

3.2 對空壓機系統(tǒng)的影響

該電廠共設(shè)計安裝有6臺空壓機，正常時4臺運行，2臺備用，出口壓力為0.73 MPa，6臺空壓機出口采用母管制。壓縮空氣系統(tǒng)的作用分別是為機組各氣動閥門、氣動執(zhí)行機構(gòu)、儀表等提供儀用氣源，為氣力除灰系統(tǒng)提供輸灰動力氣源以及為其他用戶提供冷卻或吹掃用的廠用氣源。空壓機系統(tǒng)運行的可靠性，直接影響電廠機組的安全運行，對安全生產(chǎn)極為重要。

該電廠空壓機設(shè)計只有工業(yè)水1路冷卻水源，當出現(xiàn)工業(yè)水中斷時很容易造成全部空壓機跳閘的嚴重后果。本次工業(yè)水系統(tǒng)異常停運后，導致運行的空壓機因失去冷卻水冷卻而相繼發(fā)生排氣溫度高保護動作跳閘，儀用及廠用壓縮空氣母管壓力開始快速下降。為避免儀用壓縮空氣壓力下降過快，立即停止了除灰系統(tǒng)輸灰，關(guān)閉了壓縮空氣母管向輸灰壓縮空氣的供氣門。本次異常導致儀用、廠用壓縮空氣壓力最低分別降至0.42 MPa，0.43 MPa，因一些氣動閥門和執(zhí)行機構(gòu)在儀用壓縮空氣壓力低至0.4 MPa以下時將無法保持正常工作，所以在此情況下應穩(wěn)定機組當前負荷，停止所有氣動門和氣動執(zhí)行機構(gòu)的操作，以免機組的一些重要氣動門和執(zhí)行機構(gòu)因氣源壓力不足出現(xiàn)異常動作，從而對機組的安全運行產(chǎn)生影響。異常發(fā)生后該電廠對空壓機冷卻水系統(tǒng)進行了優(yōu)化改造〔5〕，在空壓機房工業(yè)水進水母管上增設(shè)一路備用冷卻水管路 (接自消防水)，正常時該路水源手動門關(guān)閉，當工業(yè)水中斷時，及時投入備用冷卻水，以提高空壓機系統(tǒng)的運行可靠性。

3.3 對循環(huán)水泵的影響

該電廠循環(huán)水泵電機及軸承冷卻水設(shè)計只有工業(yè)水1路冷卻水源，當出現(xiàn)工業(yè)水系統(tǒng)異常停運時，容易引起循環(huán)水泵軸承溫度快速升高，若工業(yè)水系統(tǒng)不能在短時間內(nèi)恢復正常將會引發(fā)循環(huán)水泵軸承溫度高保護跳閘，最終導致運行機組因凝汽器真空低保護動作而發(fā)生跳閘的異常事故。本次工業(yè)水系統(tǒng)異常停運事件，使1號機組1B循環(huán)水泵推力瓦溫度由50℃最高上升至70℃，已接近設(shè)備報警值75℃ (設(shè)備跳閘值80℃)。此次異常處理拆借了相鄰設(shè)備的控制保險。如果按照常規(guī)的設(shè)備異常聯(lián)系處理流程，處理時間肯定會延長，這將對循環(huán)水泵和機組的安全運行帶來嚴重威脅。在此情況下應做好啟動備用循環(huán)水泵及備用真空泵的準備工作，以備在必要時隨時投運，給事故處理爭取更多的時間，同時做好機組破壞真空停機的事故預想。

為避免這種異常事件再次發(fā)生，對機組循環(huán)水泵的冷卻水系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。分別在各循環(huán)水泵出口液控蝶閥后增設(shè)1路水源管，然后按對應機組分別將增設(shè)的水源管合并在一起，各自接到對應機組循環(huán)水泵的冷卻水母管上，并在增設(shè)管路的各分支和母管上安裝隔離閥門，如圖3所示，圖中虛線部分為建議優(yōu)化改造管路。該路水源作為循環(huán)水泵的備用冷卻水，當電廠工業(yè)水失去后投入運行，另外也可以在循環(huán)水泵啟動正常后將其冷卻水切換至該路運行，經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化改造后可提高循環(huán)水泵的運行可靠性和機組的安全穩(wěn)定性。

圖3 循環(huán)水泵冷卻水系統(tǒng)改造

3.4 對鍋爐CEMS系統(tǒng)及脫硝系統(tǒng)的影響

壓縮空氣系統(tǒng)為鍋爐CEMS(煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng))系統(tǒng)煙氣采樣探頭提供反吹掃氣源，當壓縮空氣壓力過低或失去后可能會導致CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示異常，影響發(fā)電廠環(huán)保數(shù)據(jù)的真實性。此時應注意監(jiān)視CEMS系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時采取相應處理措施。

該電廠采用的是以尿素為還原劑的SNCR脫硝技術(shù)，其工作原理為脫硝系統(tǒng)的尿素經(jīng)溶化后其溶液通過計量分配裝置，在壓縮空氣的作用下經(jīng)過尿素噴槍霧化后進入熱解爐進行分解，分解出的氨氣和二氧化碳再經(jīng)由氨噴射系統(tǒng)進入脫硝煙道。尿素溶液的霧化效果好壞會直接影響到脫硝系統(tǒng)的運行和熱解爐的安全。尿素溶液霧化不好會使熱解爐內(nèi)出現(xiàn)固化，而且一旦固化則很難再溶解，會造成熱解爐流通面積減少，導致脫硝效率的降低，嚴重時會導致煙氣排放的NOx含量超標。儀用壓縮空氣的壓力和品質(zhì)會直接影響尿素溶液的霧化效果，在壓縮空氣系統(tǒng)出現(xiàn)異常時應密切關(guān)注脫硝系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)變化，出現(xiàn)異常時應及時調(diào)整，避免發(fā)生環(huán)保排放超標事件〔6〕，影響電廠效益。

3.5 對其它專業(yè)設(shè)備的影響

此次異常還造成了除灰系統(tǒng)的停運，脫硫石膏脫水系統(tǒng)A真空泵跳閘，A真空皮帶脫水機及B石膏排出泵等設(shè)備跳閘。另外空預器軸承、鍋爐啟動疏水泵、脫硫漿液循環(huán)泵、氧化風機油泵等轉(zhuǎn)動機械的冷卻水，化學專業(yè)汽水取樣間、制氫站制氫設(shè)備、溴化鋰空調(diào)系統(tǒng)及脫硫工藝水箱等用戶的冷卻水和工藝用水都是使用的工業(yè)水。因本次工業(yè)水系統(tǒng)停運時間不是很長，短時間內(nèi)對這些用戶的運行沒有造成較大影響，但是也要對每一個用戶進行認真的檢查，以防發(fā)生異常。

4 結(jié)論和建議

1)工業(yè)水系統(tǒng)是保證電廠各輔機正常運行的重要系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響機組的穩(wěn)定運行。機組運行期間發(fā)生工業(yè)水泵異常跳閘，應立即啟動備用工業(yè)水泵運行，若工業(yè)水泵均無法啟動導致工業(yè)水系統(tǒng)停運，應立即進行檢查處理，盡快恢復運行。同時應密切監(jiān)視好空壓機、循環(huán)水泵等關(guān)系到機組運行安全的重要設(shè)備的運行情況，必要時可啟動備用設(shè)備運行，若空壓機和循環(huán)水泵設(shè)計有備用冷卻水時，應立即投入運行。

2)為避免儀用壓縮空氣壓力下降過快，空壓機系統(tǒng)停運后應立即關(guān)閉壓縮空氣母管向輸灰壓縮空氣的供氣門。為避免機組的一些重要氣動門和執(zhí)行機構(gòu)因氣源壓力低出現(xiàn)異常動作，對機組的安全運行產(chǎn)生影響，應穩(wěn)定機組當前負荷，停止所有氣動門和氣動執(zhí)行機構(gòu)的操作，同時還應做好機組跳閘的事故預想。

3)該電廠通過對工業(yè)水泵控制回路及空壓機冷卻水系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，提高了工業(yè)水系統(tǒng)和空壓機系統(tǒng)的運行可靠性，對保證電廠機組長周期安全穩(wěn)定運行。

4)建議新建電廠在設(shè)計安裝鍋爐火檢冷卻風機、工業(yè)水泵等重要設(shè)備時，各設(shè)備的控制回路應分開，避免相互干擾；對于循環(huán)水泵、空壓機等重要設(shè)備的冷卻水應設(shè)計安裝2路水源，以提高設(shè)備的運行可靠性。

〔1〕向澤長.火電廠工業(yè)冷卻水系統(tǒng)擬定與分析 〔J〕.安徽電力，1999，16(3):64-65.

〔2〕羅賢勇.火力發(fā)電廠工業(yè)水系統(tǒng)設(shè)置探討 〔J〕.沿海企業(yè)與科技，2009(10):144-146..

〔3〕王輝.熱電廠工業(yè)水系統(tǒng)運行異常處理及結(jié)構(gòu)優(yōu)化 〔J〕.廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學院學報，2013，11(4):15-17.

〔4〕范國偉.電氣控制與PLC應用技術(shù) 〔M〕.北京:人民郵電出版社.2013.

〔5〕秦文防，鄭文敬，鄭尊建，等.電廠壓縮空氣系統(tǒng)工藝改造〔J〕.電力科學與工程，2011，27(4):72-74.

〔6〕全國人大常委會辦公廳.中華人民共和國大氣污染防治法(最新修訂本)〔M〕.北京:中國民主法治出版社.2015.

Abnormal Treatment and Optimization of Industrial Pump Trip in Power Plant

ZHANG Fan，ZHANG Wei
(Shenhua Guohua Yongzhou Power Generation Co.， Ltd， Yongzhou 425000， China)

The paper firstly points out the problem that the operation of the industrial water pump in a power plant is tripped due to the fault of the control circuit， resulting in a series of abnormal events such as industrial water system outage， air compressor system outage，circulating pump bearing temperature is high and so on.And then it analyzes the problems existing in the design of industrial water pump control circuit and the influence of industrial water system outage on other systems and equipment.At last it puts forward corresponding treatments and suggestions.

industrial water pump； industrial water； cooling water； optimization transformation

TK621.9

B

1008-0198(2017)05-0071-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.018

2017-08-22

張帆(1983)，男，漢族，河南商丘人，工程師，從事火力發(fā)電廠生產(chǎn)運行工作。