9FA 燃機功率變送器故障快速降負荷分析處理

林建業(yè)

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江 362251）

0 引言

燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組以其啟動快、調峰能力強的特點在電力系統(tǒng)中的應用日益廣泛。某電廠采用的是美國GE公司生產(chǎn)的MS109FA 燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，發(fā)電機測控屏配備兩套功率變送器，一套是美國EIG 公司生產(chǎn)的Nexus 1252 高性能智能電能質量分析儀，將發(fā)電機相關電氣數(shù)據(jù)采集處理后，通過I/O 模塊產(chǎn)生4～20 mA 信號送至到MARK VI 控制系統(tǒng)和其他設備，共配有五個I/O 模塊，其中模塊一為發(fā)電機有功功率/無功功率變送器，變送后送至MARK VI控制系統(tǒng)（功率變送器1）；另一套是美國摩爾公司生產(chǎn)的功率變送器，將機組功率信號變送并輸出至MARK VI 控制系統(tǒng)（功率變送器2），燃氣輪機功率信號取自上述的兩個功率變送器，經(jīng)MARK VI 控制系統(tǒng)“二選高”控制邏輯選出高值后，作為機組當前負荷，與設定負荷進行比較，進而控制燃氣輪機燃料閥開度。

1 事故情況

某年12 月19 日18:51，3#機組滿負荷365 MW，值長令負荷降至300 MW，預選設定負荷355 MW 后，MARK VI 顯示365 MW。18:52 MARK VI 始終顯示365 MW，運行值班員立即匯報值長機組負荷顯示異常。18：54 MARK VI 發(fā)“發(fā)電機功率變送器信號故障”報警，值長通知熱控值班人員吳某里、電氣值班人員鄭某強，此時DCS 畫面上主變功率顯示-330 MW，MARK VI 畫面上顯示功率332 MW，無功90 MVAR，發(fā)電機電流10 kA，電壓19 kV，機組負荷繼續(xù)下降。18:57 高壓主汽溫度開始快速上升，手動調節(jié)高壓主蒸汽減溫水。19：00 高壓主蒸汽溫度最高至571.8 ℃。19：00 機組負荷繼續(xù)下降，DCS 畫面上主變功率顯示-210 MW。19：05 DCS 畫面上主變功率顯示-122 MW，燃機排煙溫度TTXM 為514 ℃，高壓缸缸溫550 ℃，高壓主蒸汽溫度543 ℃，因機組未自動退汽，現(xiàn)場采取手動退汽，高壓手動退汽，中壓手動退汽，退汽過程中高壓缸應力最高為-63，中壓缸應力最高為-9。19：07 電氣值班人員鄭某強到3#機現(xiàn)場，告知3#機功率變送器故障且無法消除，此時DCS 畫面上主變功率顯示-70 MW。19：09 負荷10 MW，高壓主蒸汽CV閥開度9%，進汽壓力控制退出，高壓旁路閥開始打開至40%。19:10 熱控值班人員吳某里建議：手動點擊MARK VI 畫面SPEED/LOAD CONTROL 下Raise 鍵，運行值班員經(jīng)值長同意后進行操作，DCS 上主變功率顯示3 MW（發(fā)電機開始逆功率）。19：10 高壓主汽閥關閉。19：12 熱控值班人員吳某里到集控室，告知發(fā)電機變送器故障無法消除。19：14 逆功率維持4.5 min，主變功率顯示最高17 MW，未到逆功率保護定值，發(fā)電機未解列。19：14 DCS 畫面上主變功率顯示17 MW，因無法消除功率變送器故障，同時發(fā)電機已處于逆功率，值長令手動按操作臺“3#機發(fā)電機出口斷路器緊急跳閘”按鈕，機組解列，機組全速空載。19：18 因手動解列發(fā)電機，高壓旁路開度由41%關至25%高壓主蒸汽壓力上升，最高升至10 MPa，要求熱控值班人員吳某里強制高旁開至30%，高壓主蒸汽開始下降。19：18 故障無法消除，值長令停機。19：27 燃機熄火。19：33 MARK VI 畫面上功率顯示由365 MW 變?yōu)? MW（現(xiàn)場電氣值班人員鄭某強將功率變送器斷電）。

2 事故原因的排查分析

檢查發(fā)現(xiàn)3#發(fā)電機兩套有功功率變送器之一的Nexus 1252 高性能智能電能質量分析儀故障死機。根據(jù)美國EIG 公司下載的Nexus 1252 高性能智能電能質量分析儀故障報文顯示12 月19日18 時22 分（時間存在偏差）報“Runtime has stopped”（運行停止），判斷Nexus 1252 高性能智能電能質量分析儀當時已呈死機狀態(tài)。裝置死機原因為元器件老化。

查MARK VI 歷史趨勢，發(fā)現(xiàn)12 月19 日18：22，MARK VI 畫面機組功率值顯示異常（呈現(xiàn)固定值），直至18：51 運行值班人員手動降負荷操作時也未發(fā)現(xiàn)機組功率值異常狀態(tài)。運行值班人員設置350 MW 預選負荷后，仍未及時發(fā)現(xiàn)機組功率值還處在固定值狀態(tài)，直至18：54 機組出現(xiàn)功率變送器故障報警。

功率變送器故障報警后，機組操作人員還是未及時發(fā)現(xiàn)勵磁畫面中功率、DCS 中主變功率和發(fā)電機定子電流等參數(shù)均顯示負荷已在持續(xù)下降，未采取有效措施如重新將負荷設定值還原或點擊“RAISE”按扭來維持機組負荷，以至錯過了最佳的處理時間。

本次事件中運行人員設定減負荷操作后，18：54 起MARK VI 已持續(xù)報“有功功率變送器故障”，但MARK VI 控制系統(tǒng)邏輯仍錯誤的認為機組當前負荷為364 MW，與預選負荷350 MW 存在正偏差，導致自動持續(xù)給出減燃料指令降負荷。

圖1 是MARK VI 控制系統(tǒng)的功率變送器二選高邏輯，此控制方式存在弊端，當某一功率變送器故障時，如果其數(shù)值大于另一個正常的功率變送器，則MARK VI 畫面顯示的為發(fā)生故障的功率變送器信號值，運行人員無法監(jiān)測真實負荷，且MARK VI 控制邏輯將選擇故障的功率變送器信號值作為控制參數(shù)，發(fā)出錯誤控制指令，導致機組負荷控制失效。

圖1 功率變送器二選高邏輯

圖2 功率變送器三選中邏輯

為使MARK VI 功率控制系統(tǒng)更加安全可靠、可控，必須對信號取源和邏輯進行優(yōu)化，功率變送器選擇邏輯改為三選中并增加手動選擇按鈕，決定再引入一個勵磁系統(tǒng)功率信號，將功率信號選擇邏輯由“二選高”改為更加可靠的“三選中”方式，避免故障變送器信號對控制邏輯造成影響，提高功率控制系統(tǒng)的可靠性。圖2 是優(yōu)化后的功率變送器三選中邏輯。在MARK VI 畫面添加1#、2#功率變送器信號及勵磁系統(tǒng)功率信號同時顯示，便于運行人員監(jiān)測，直觀判斷異常情況；同時在其下方添加1#、2#功率變送器信號選擇按鈕，當任一功率變送器故障時，運行人員可及時將正常的功率變送器信號投入控制，提高功率控制系統(tǒng)的可靠性。

功率變送器為進口設備，因技術壟斷，功率變送器故障時，只能聯(lián)系美國EIG 公司駐上海辦事處技術人員處理，極大影響機組的正常運行，為化被動為主動，通過近一個月的反復摸索試驗，最終突破技術瓶頸，獨立掌握了專用軟件程序配置和下裝、調試、校驗方法，徹底解決功率變送器維護難題，僅用7 h 就完成自主檢修，比依托廠家維修減少時間60 h，大大節(jié)約維修時間及成本。

3 結語

發(fā)電機功率變送器三取中邏輯控制優(yōu)化后，機組運行情況良好，各項數(shù)據(jù)指標正常。熱控和電氣專業(yè)技術人員充分發(fā)揮主觀能動性，攻堅克難、群策群力，通過優(yōu)化MARK VI 控制邏輯，畫面添加功率變送器信號顯示及選擇按鈕，制定應急處理措施，實現(xiàn)自主維護等，真正實現(xiàn)了功率變送器故障事前、事中、事后的全過程控制，有效消除設備重大隱患和疑難故障，節(jié)約維護時間和成本，提高機組運行安全性和可靠性。