燃氣電廠天然氣緊急切斷閥可靠性提升技術改造

李東偉

（福建晉江天然氣發電有限公司，福建泉州362251）

0 引言

某燃氣發電廠通過管道供應天然氣，天然氣調壓站配置有1臺天然氣入口緊急切斷（以下簡稱ESD）總閥，4臺單元機組ESD閥。單元機組ESD閥擔負著機組出現故障時切斷燃料的重任。機組正常運行時，ESD閥通過電磁閥得電充入壓縮空氣處于常開狀態；在機組出現大量漏氣等故障時，操作員可通過關閥操作使電磁閥失電，空氣泄壓以關閉ESD閥，緊急切斷天然氣供應。

某日該電廠啟動1、2號機組調峰運行，運行期間出現2臺機組單元ESD閥同時關閉，機組入口天然氣壓力快速下降，隨后天然氣壓力過低，機組熄火跳閘的故障。

故障發生后，運檢人員現場檢查1、2號機組發現，ESD閥都處于關閉狀態、ESD電磁閥失電。熱控人員對ESD閥控制裝置進行檢查發現，PLC系統處于失電狀態，進一步檢查PLC的進線UPS電源空氣開關處于斷開位置，送上該空開后PLC恢復供電，但PLC電源模塊顯示異常，因此判斷PLC電源模塊出現故障。熱控人員立即更換PLC電源模塊，從供電安全性角度考慮，將給PLC供電的UPS空氣開關一并更換。更換后重新送電，PLC電源模塊恢復正常，故障消除，機組根據調度令恢復運行。

1 電源布置

機組正常運行時，天然氣ESD閥通過電磁閥得電處于常開狀態；電磁閥失電時，ESD閥即自動關閉。

ESD電磁閥供電布置：天然氣調壓站MCC母線電源取自集控樓PCA段及PCB段，經雙電源切換裝置后供電；調壓站MCC母線上帶有UPS裝置電源負荷，UPS裝置輸出供PLC電源模塊，如圖1（a）、圖1（b）所示；UPS裝置輸出另有一路經220 V/24 V的AC/DC轉換裝置至單元機組ESD電磁閥電源，如圖1（c）、圖1（d）所示。

2 原因分析

2.1 天然氣中斷原因

UPS裝置電源開關，即圖1（a）QF6開關跳閘后，UPS切至蓄電池組工作，蓄電池組持續工作至電量耗盡后，UPS裝置完全失電，ESD電磁閥失去電源引起ESD閥關閉，切斷天然氣。

2.2 UPS裝置電源開關跳閘原因

檢修人員雖然檢查發現PLC電源模塊有故障，但其上級開關，即圖1（b）1QF7開關并未跳閘，可排除PLC電源模塊故障引起UPS裝置電源開關跳閘，分析是由于UPS裝置電源開關，即圖1（a）QF6開關性能下降引起的開關自身跳閘。

2.3 電源配置存在缺陷

天然氣調壓站MCC母線電源取自集控樓PCA段及PCB段，經雙電源切換裝置后供電比較可靠，但是從母線向下級供電至單元機組ESD電磁閥只有一路電源，即圖1（a）QF6開關。供電回路上雖然設置有UPS，但UPS裝置未設置電源失電監測報警，因此在UPS進線電源失去后自動切換至蓄電池供電時，無相應報警發出，無法及時發現故障并進行有效處理。

3 技改措施

為提高ESD閥供電可靠性、機組運行穩定性，電廠技術人員針對系統設計上的缺陷提出以下技術改造措施：

圖1 調壓站MCC控制柜配置接線圖

（1）將機組ESD電磁閥電源回路與PLC電源回路分離（PLC電源仍采用原有電源接線方式），改為獨立供電。對ESD電磁閥采用雙冗余配置、每個電磁閥獨立供電方式，一路通過1號機組UPS和集控保安段經雙電源切換裝置后供電，另一路通過3號機組UPS和集控保安段經雙電源切換裝置后供電，如圖2（a）所示，并設置兩套獨立的UPS蓄電池組供電模式。兩套UPS輸出經整流后組成兩個獨立的DC24 V供電系統，如圖2（b）所示，分別輸出兩條獨立的DC24 V母線給ESD閥雙冗余配置的兩個電磁閥供電，如圖2（c）所示，以此提高ESD閥控制電源回路供電的可靠性。

圖2 調壓站ESD閥控制改造原理圖

（2）增加UPS進線電源消失監測報警，在兩路AC220 V輸入和兩路DC24 V電磁閥電源增加輔助繼電器對電源進行監測，報警信號接至操作臺聲光報警器，實現實時監視UPS進線電源狀態，達到可及時發現電源跳閘、電磁閥失電等故障的效果。

該電廠通過技術改造，ESD閥供電可靠性大大提升，后續運行再未出現機組ESD電磁閥失電導致ESD閥誤關的現象。

4 結語

機組安全穩定運行、可靠供電始終是電廠的第一目標。作為一線工作人員，一方面對于影響電廠機組安全穩定運行的設備，應加強維護，并主動排查其中存在的風險隱患，提升設備運行可靠性；另一方面，在發生故障后應及時分析原因，采取有效措施切實防范故障再次發生，并通過舉一反三排查其余設備，促使機組運行的可靠性不斷提高。