2A空預器主變頻器跳閘故障案例研究及防范措施

王迪迪

（安徽華電蕪湖發電有限公司，安徽 蕪湖 241000）

空氣預熱器（以下簡稱“空預器”）是電廠鍋爐中的重要設備。空預器將鍋爐尾部煙道中排出的煙氣中攜帶的熱量，通過散熱管/片傳導到進入鍋爐前的空氣中，將空氣預熱到一定的溫度。

熱管式空氣預熱器是利用鍋爐出口煙氣所帶的熱能，通過熱管的超導進行傳熱，用來預熱鍋爐助燃空氣。在實際生產中空預器發生故障，降低熱效率，影響生產。本文以具體的事故案例分析空預器發生故障帶來的影響，探究故障原因的找尋方式。

1 空預器基本情況介紹

某電力生產公司每爐布置2臺三分倉容克式預熱器，型號為32-VI（T）-2100-SMR，轉子直徑為13552mm，傳熱元件總高度2100mm，主驅動電機22kW；傳熱元件按煙氣流動方向可以分為熱端、中層、和冷端層，空預器旋轉方向為：煙氣→一次風→二次風。空預器的密封系統由轉子密封（熱端和冷端），徑向密封片，轉子中心筒密封片，軸向密封片，旁路密封片組成。空預器變頻器型號為ABB ACS550-01-059A-4、功率30kW,空預器電機功率22kW，驅動方式為一拖一，控制方式具備遠程/就地手動啟停、空預器主輔電機聯鎖啟停和硬回路互鎖等。

2 故障案例分析

2.1 事故經過

事故發生在2017年6月，所用設備已經正常運行10年，事故發生的具體經過，如表1所示。

表1 事故經過詳情

2.2 空預器跳閘原因分析

故障1：2A空預器主變頻器跳閘后，2A空預器輔電機未聯啟以及手動強啟不成功。

原因分析：2A空預器主變頻器跳閘后，運行人員未在DCS上進行停止指令操作，合閘繼電器KA1處于自保持狀態，2A空預器輔變頻器合閘回路硬接線繼電器互鎖接點KA1（2、10）處于斷開狀態，導致2A空預器輔變頻器合閘回路不通，如圖1所示，此時，聯鎖解除仍無法手動強制啟動2A空預器輔變頻器，須先在DCS上發跳2A空預器主變頻器指令信號，使電氣閉鎖回路解除，2A空預器輔電機才可以啟動。

圖1 2A空預器變頻器啟停接線回路原理圖

故障2：2A空預器主變頻器跳閘后手動強啟主變頻器未成功。

原因分析：2A空預器主變頻器跳閘后，在強啟2A空預器主變頻器前主變頻器的合閘回路已經處于合閘保持狀態，而手動強啟是再次觸發2A空預器主變頻器合閘回路，因啟動2A空預器變頻器的繼電器接點KA1（7、11）此時是未閉合狀態，致使2A空預器變頻器啟動開入回路未導通，所以2A空預器主變頻器無法啟動，如圖1～3所示。

圖3 強啟時SOE記錄

故障3：2A空預器主變頻器堵轉跳閘后，就地控制柜上運行及停止狀態指示燈均亮。

原因分析：2A空預器主變頻器堵轉跳閘后，經檢查運行人員未在DCS上進行輸入停止指令操作，此時，繼電器接點KA15未動作，繼電器接點KA14處于合閘自保持狀態，合閘指示燈SA1亮。2A空預器主變頻器堵轉保護動作后繼電器接點KA6動作，繼電器接點KA1返回，SA2分閘指示燈亮，如圖1、圖2所示。

圖2 變頻器本體控制回路原理接線圖

故障4：2A空預器主變頻器跳閘及自啟停。

原因分析：2A空預器主變頻器跳閘及頻繁自啟停，就地控制柜上運行指示燈處于常亮狀態，即2A空預器主變頻器合閘回路處于導通狀態，可判斷無外部跳閘信號開入。導致2A空預器主變頻器啟停的僅有繼電器接點KA1(7、11)，接點通時變頻器啟動，接點斷開則變頻器停止，2A空預器主變頻器進入自由停車狀態，2A空預器主變頻器的瞬時電流突降到0，如圖1、圖2和圖4所示。

圖4 2A空預器主變頻器啟停反饋及電流狀態

通過對更換下來的繼電器KA1用保護測試儀進行校驗，發現繼電器KA1的電磁銜鐵吸合力度比正常繼電器較弱，經在24V額定電壓下對備用常開接點KA1(5、9）校驗發現其處于斷開狀態，不能吸合，經保護測試儀校驗其他繼電器正常。

3 檢查處理過程

（1）2#爐A空預器停轉以后，同側引風機、送風機及一次風機聯鎖跳閘正常，空預器入口煙氣擋板關閉正常，空預器出口一、二風擋板關閉正常，檢查運行側送、引風機及一次風機動葉開度自動增加，并監視風機不超電流，一次風出口擋板聯鎖關閉，送風機出口聯絡擋板及引風機進口聯絡擋板關閉，對2A空預器進行隔離。

（2）因為空預器氣煙側擋板有可能存在閥門關閉不嚴的情況，為避免煙氣漏量過大造成排煙溫度過高，造成空預器發生永久性變形，聯系檢修人員加關各個閥門。

（3）2A空預器停運后，聯系維護人員就地對2A空預器進行了連續盤動。

（4）2A側風機跳閘后，檢查運行側送、引風機及一次風機動葉開度自動增加，并監視風機不超電流，檢查各風機軸承溫度正常。

（5）因2A空預器隔離，2A側SCR脫硝系統無煙氣經過，需要對2A側脫硝系統進行隔離。運行側脫硝系統的噴氨量及時調整確保煙囪排口脫硝NOX參數正常。

（6）2A空預器變頻器首次停運后，電氣維護人員就地確認變頻器已停止運行，就地變頻器控制柜上的停止及運行指示燈均處于常亮狀態，檢查2A空預器變頻器控制柜上無異常參數記錄。2A空預器主變頻器第二次啟動后堵轉保護動作跳閘，動作電流50A。查閱17日、18日DCS SOE記錄及詢問當值值班人員，變頻器跳閘時運行人員在DCS無相關操作指令輸出，跳閘前的電流值運行平穩。

（7）2015年12月，南京蘇控公司分別對2#爐A、B空預器主、輔變頻器進行了整體解體維保，維保后A、B空預器主、輔變頻器各項性能指標均滿足正常運行要求。

（8）2017年4月2#機組大修期間，由于空預器主、輔變頻器的繼電器長期運行后性能可靠性下降，所以對2A、2B空預器主、輔變頻器控制回路的中間繼電器進行了整體更換，更換了與原繼電器型號規格一致的繼電器，空預器繼電器型號為OMRON)MY4-4NJ，線圈電壓DC 24V，接點容量250VAC/5A。經查2#機組大修期間空預器變頻器的繼電器原始校驗數據記錄，在更換前對新的繼電器（2#A空預器19個，2#B空預器17個）均經過了校驗，校驗結果均合格。

4 2A空預器停跳閘后恢復

4.1 2A空預器變頻器恢復措施

綜上分析，2A空預器主變頻器合閘繼電器KA1性能不良，運行過程中接點抖動，是導致變頻器無故障停運及頻繁自啟停等異常現象的主要原因。維護部對2A空預器主、輔變頻器控制回路KA1、KA2、KA6、KA8、KA15、KA16、KA17、KA18繼電器進行了更換，更換后進行2A空預器主輔電機切換及聯鎖試驗均正常，啟動空預器主電機，將輔助電機投備用，并做空預器聯鎖試驗正常。2A空預器正常后投入2A空預器主電機運行，2A空預器輔電機備用的運行方式。

4.2 風機并列操作

空預器啟動運行正常后啟動2A引風機，關閉引風機動葉至零，使2A引風機不出力，避免大量煙氣進入2A空預器后引起空預器煙氣側變形。

啟動2A送風機，送風機運行正常后，接著，增加2A引風機出力，此時，2A空預器電流逐漸上升，適當減小了2A引風機出力，2A空預器電流穩定后繼續增加2A引風機，送、引風機并列正常后開啟送、引風機進出口聯絡板擋，調整風機運行正常。

啟動2A一次風機運行，在啟動后一次風母管壓力上升，應當及時調整煤量及給水流量防止出現主再熱蒸汽溫度及壁溫超溫的情況。

2A空預器出口溫度與2B空預器出口溫度接近且2A空預器電流正常時，緩慢全開2A空預器出口熱一、二次風擋板，調整送、引風機、一次風機出力，調整風機并列運行正常。

5 防范措施

（1）為了避免類似情況的發生，電氣維護部應對2#爐B側空預器主、輔電機控制回路歐姆龍繼電器進行檢查，如檢查發現2#爐B側空預器主、輔電機變頻器存在故障，應立即進行更換。

（2）應對空預器控制邏輯進行優化，空預器主（輔）變頻器在正常運行期間如果發生無故障跳閘信號停運時，經邏輯判斷后DCS上應能補發停止信號，以防再次出現就地合閘回路閉鎖的情況發生。

（3）應加強繼電器備品備件的質量驗收,確保繼電器備品備件質量的合格，在更換新的繼電器時，需要對繼電器的接點吸合情況、返回電壓、絕緣和直阻進行檢測并做好相關數據的記錄，繼電器檢測結果應能滿足設計指標和相關標準要求。

6 結語

綜上所述，空預器跳閘主變頻器跳閘后，為防止機組運行參數大幅波動引起其他異常，及時檢查輔變頻器是否聯啟，若輔變頻器未聯啟成功應立即手動強啟一次空預器輔電機，如輔電機強啟不成功，則應立即強啟一次主電機，當空預器主電機與輔電機均強啟不成時，不應再次啟動，應按照單側空預器故障來處理。“空預器跳閘”信號發出后，送引、風機跳閘觸發機組50%RB動作，及時檢查機組RB動作正常。如故障空預器未跳閘，立即手跳同側引風機，觸發FSSS RB動作。機組RB動作后，機組負荷會快速降低，此時，應注意汽溫、汽壓、給水流量的變化，必要時啟動電動給水泵運行。故障空預器側風機跳閘后，檢查運行送、引風機及一次風機動、動葉開度自動增加，并監視風機不超電流。手動調整機組的運行工況，使其穩定在新的負荷點上。因空預器變頻器設備的可靠性隨著空預器長期連續運行而降低，應定期對空預器變頻器檢查維護，必要時更換老化的變頻器部件。