600 MW机组热工系统故障分析处理与改进措施

2011-11-15贾宝峰

浙江电力 2011年11期

贾宝峰

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江象山 315722）

浙江大唐乌沙山电厂一期工程为4×600 MW燃煤机组，于2006年内正式投入运行，控制系统采用FOXBORO公司I/A系统。机组调试期间及投产运行以来，多次发生热工系统故障，原因可归结为测点取样、单点保护、阀位信号联锁、设备电源等环节的故障，严重影响机组的安全稳定运行。为提高热工控制系统运行可靠性，对热工系统进行隐患排查与整治，有针对性地采取改进措施，就处理过程中一些较普遍的共性问题进行交流，以供参考借鉴。

1 热工保护系统可靠性分析与处理

1.1 共用取样点引起的故障

由于设备的制造设计原因，机组一些保护信号取样点往往被共用，成为热工系统安全运行的一个隐患。如1号机组570 MW负荷时，B给水泵汽轮机（简称小机）突然跳闸，首次故障信号为“排汽压力高高”。查找记录曲线趋势，3个真空低低开关（校验定值：-30 kPA）与1个真空低开关（校验定值：-70 kPA）均触发（4个真空压力开关连接于同一根压力取样管）。B小机真空低跳闸前后，其压力变送器显示的真空值、小机排汽管与凝汽器连通门、排汽温度以及B小机振动值均处于正常状态。3个压力开关校验结果也正常，4个真空压力开关接头、二次门、取样管道四通均无漏点，因此排除了压力开关故障或连接问题引起的可能性。进一步仔细检查，发现保护用的3个排气压力开关公用的一次门门芯脱落，致使小机3个排气压力开关误动作，触发B小机“真空低跳闸”保护动作，导致B小机误跳闸。

对全厂各个系统设备的保护用测点公用一次门进行排查，发现所有小机保护系统中的抗燃油压低保护、润滑油压低保护一次门也都公用。这些设备都由厂家直接供货成套设备，其仪表架均是由同一根仪表管分成3路连接至保护仪表（见图1），测量回路中任何一个元部件异常或管路任一连接处泄漏，都可能导致保护误动作，这样的设计显然不符合DL 5000-2000《火力发电厂设计技术规程》中关于所有重要的主辅机保护信号回路应采用三选二全程冗余独立配置的要求。因此利用机组检修机会，对类似问题全部进行了整改，将所有共用一次门的保护联锁测点全部改造为单独取样，改造后没有再发生类似问题。

图1 给水泵汽轮机EH油压低低开关改造前

1.2 单点保护信号的故障

机组启动过程中，精处理系统曾在各项参数正常、系统设备稳定运行的情况下，突然退出运行。报警显示故障的直接原因是精处理过滤器入口温度高保护动作。经检查发现，精处理过滤器入口温度测量元件接线虚接，引起温度跳变，保护误动作，导致精处理系统退出运行。除对精处理系统的所有保护进行全面梳理外，对主机、重要辅机的保护也进行了检查，对发现的单点保护逐一改造，如精处理过滤器母管入口温度保护、精处理过滤器母管入口压力保护、精处理系统压差保护等，均增加2个测点，以此实现保护信号三取二的逻辑判断功能。

汽动给水泵（简称汽泵）前置泵入口流量只有1个测点，一旦流量测点出现异常，将直接导致再循环调节门全开，汽泵跳闸。这项保护增加了测点，将原来的一对一的流量孔板改造为一对三的流量孔板，并增加了2台流量变送器，将此保护逻辑优化为三取二的保护逻辑。

小机的速关油压建立只有1个压力开关，而此信号是判断小机正常运行与否的关键信号之一，一旦此信号误发将直接导致给水泵RB，对机组的安全运行构成了严重的威胁。从小机阀块的速关油压引出点增加2个速关油压一次门，增加了2个汽泵速关油压建立的压力开关，小机电液控制系统速关油压建立逻辑优化为三取二的逻辑。

1.3 循环水泵出口液控蝶阀异常跳闸

机组运行中，曾频繁发生循环水泵出口液控蝶阀异常跳闸问题，每次都是由于循环水泵出口液控蝶阀关反馈误动造成，原因是蝶阀关反馈的行程开关所处环境潮湿，潮汽易进入开关，造成开关的绝缘降低，误发阀门关反馈信号。

采取的措施是向开关内灌注防水绝缘密封胶，待密封胶凝固后，盖好限位开关封盖，外面喷涂电气设备防潮脱湿保护剂，可以有效防止外部潮湿空气渗入凝结，还对开关接线端子起到防腐作用。经过这样的改进后，开关的使用寿命得到延长，误动几率减少。

循环水泵出口液控蝶阀的关反馈只有1个行程开关，此行程开关又作为循环水泵的一项保护，一旦行程开关动作还将联锁跳闸循环水泵。经过反复研究，设计了1种反馈支架（如图2所示），增加了2个关反馈行程开关，实现了循环水泵出口液控蝶阀关反馈的三取二保护。改造完成后，再没有发生过由于液控蝶阀关反馈误动作造成的循环水泵异常跳闸的问题。

图2 循环水液控蝶阀反馈行程开关及支架

1.4 冗余信号共用输入模件的问题

机组控制系统中的一些冗余信号设计在同一块输入卡件上，一旦此卡发生故障会直接导致保护动作。如除氧器液位低低保护，采用的是除氧器水位变送器三取中的值，并加上2个除氧器水箱水位低低开关，进行三取二的保护设计。但是除氧器水箱水位低低这2个液位开关却引入了同一块DI卡件中，这样的设计就存在严重的安全隐患。一旦该卡件故障，将直接使所有汽泵前置泵跳闸，进而将导致所有汽泵跳闸，最终会导致机组保护动作跳闸。发现这个问题后，及时进行了改进，将2个除氧器水箱水位低低开关分不同卡件布置，避免了因1块卡件故障就使保护拒动或者误动的问题。

1.5 危急遮断电磁阀（AST）电源的改进

1号机组在整套启动过程中，参数均正常的情况下发生汽轮机跳闸。检查发现汽轮机跳闸条件均未触发，无首出条件，主机跳闸保护系统（ETS）的画面上220 V交流电源故障报警。

经检查ETS柜2路AST电磁阀中有1路电源失去。现场检查发现1个AST电磁阀烧毁变形。由于同一通道的2个电磁阀采用1个电源开关，这样即使出现1路电源由于某种原因失去或1个电磁阀烧损，也不会造成机组跳闸的事件发生。通过进一步检查，发现事件的直接原因是在调试过程中，没有仔细核对AST电磁阀的供电电源，将造成非同一通道的2个AST电磁阀共用1路电源。这样一旦任一个电磁阀故障烧毁，将造成相应的供电电源跳开，该开关供电的另外一个电磁阀也同时失去供电，导致AST电磁阀的跳闸油路导通，机组跳闸。

针对该问题，对AST电磁阀的电源进行改进，增加2路电源开关，分别向4个AST电磁阀供电，保证4个电磁阀互不影响，即使出现电磁阀烧毁的情况，也不会造成2个电磁阀同时失电的情况发生，同时也有利于现场故障电磁阀的迅速判断和处理。

2 提高热工系统可靠性的其他措施

从目前的实际情况看，火力发电机组热工系统的误动、拒动的情况仍然时有发生。因此如何更有效地防止DCS系统失灵和热工保护误动、拒动是热工人员关注的焦点。根据《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》要求，结合实际情况提出提高热工保护系统可靠性的措施。

（1）对于重要的辅助系统，由于大多都是设备厂家成套配供的设备，包括设计、调试等往往也是由厂家直接完成，所以要特别注意辅助系统的单点保护、单点取样、单一电源等问题，在最初的技术协议谈判阶段就要提出相应的要求并在技术协议中得到确认。

（2）控制系统硬件的可靠性体现在保护测点输入卡件及保护指令输出卡件的可靠性上，因此，对重要热工保护系统所涉及的硬件设备要进行实际传动试验。在每次机组检修中，保护投入运行前都应该对检测元件及卡件进行校验及实际传动，确认检测元件工作正常，卡件通道没有异常才能够投入保护。但是在实际应用中还是会出现校验合格的检测元件或控制系统卡件在运行中故障，造成设备误动的事件。这是因为热控电子设备位置受现场环境及安装的影响较大。现场的振动、高温、潮湿、灰尘等情况都会对测点的正常工作造成影响，同时也会加速检测元件的老化。在检修中只有认真做好各项记录，认真对待每次检修的检查传动机会，严格跟踪保护系统校验的每一个过程，才能提前发现和减少故障。

（3）在热控保护系统中，检测元件、取样点、输入卡件、控制器等都应该尽可能地采用冗余设计。目前控制系统的过程控制站电源和控制器的冗余设计已成为普遍共识，但现场的一些联锁保护动作元件（如跳闸电磁阀）的动作电源未实现独立设计和实时监控，一些重要的热工保护测点未能冗余设置，应加强这方面的改进，同时对保护测点信号进行有效的监控和判断。通过有效的质量判断实现坏质量剔除的功能，保证同一参数的多个重要测点的测量通道布置在不同的输入卡件上。

（4）在保护测量的元器件选择上，应采用技术成熟、可靠的热控元件。随着热控自动化程度的提高，对热控元件的可靠性要求也越来越高。但目前的实际情况是，有些生产厂家以牺牲产品的质量来降低成本，各种仿冒产品也频频出现，这些都对热工系统安全运行造成了严重威胁。因此，应加强技术监督，并赋予相应的权益，曝光质量不可靠的产品，以提高热工设备的可靠性。

（5）严格控制现场的图纸设计、设备施工、调试、检修等环节，对设计图纸要认真审核，在设备施工、调试、检修等过程中，要积极深入现场，了解现场的实际情况，对发现的问题要认真处理，把设备隐患减少到最小程度。

（6）在条件允许的情况下，提高和改善热控就地设备的工作环境条件：就地设备接线盒应密封、防雨、防潮、防腐蚀；就地设备的安装应尽量远离热源、辐射源、干扰源；就地设备应尽量安装在保温保护箱内，对可能出现冰冻的区域，应做好对取样仪表管和保温保护箱的电伴热等防冻措施；保证控制系统电子设备间的环境条件在规程规定的范围内，避免由于温度、湿度超标，造成电子元器件的加速老化甚至出现故障的情况。

（7）认真制定保护系统设备的检修、检查等规章制度。严格执行定期检查、检修制度，做好机组大、小修的设备检修管理，及时发现设备隐患，使设备处于良好的工作状态。做好日常维护和试验。停机时，对保护系统彻底检查，并进行严格的保护传动试验。