一起因低加虚假水位导致跳机的事故分析

严 亮

（淮浙煤电有限责任公司凤台发电分公司，安徽 淮南 232000）

1 事故概述

某电厂有2台600MW超临界机组。当日，1号机组带负荷600MW，CCS正常运行。运行中，因1号机8B低加正常疏水阀卡在5%位置处，必须进行检修处理，因此隔离8B低加正常疏水调节阀。在隔离过程中，8B低加疏水水位高高高保护动作，水侧切旁路。

随后，当6号低加水位开始上升并达到120mm时，水位高Ⅲ值保护动作，6号低加撤出。接着5号低加水位也开始上升，当水位上升至120mm时，水位高Ⅲ值保护动作，5号低加随即撤出。由于5，6号低加水位高Ⅲ值保护动作，造成除氧器压力、水温下降，四级抽汽量增大，负荷波动，除氧器水位缓慢上升。发现除氧器水位异常变动后，解除水位自动手操制。

最终，当除氧器水位达到高Ⅲ值(2410mm)时，保护动作，四抽电动总阀及四抽至除氧器电动阀关闭。在将小机供汽切换至冷再高压供汽过程中，小机出力快速下降，导致给水流量低低MFT，主机及小机A/B均跳闸，同时发电机逆功率保护动作正确，厂用电切换正常。

2 原因分析

(1)由于8B低加水位高Ⅲ值保护动作，水侧切旁路，造成5，6号低加进水温度突然大幅下降，5，6号低加出现严重虚假水位。低加疏水自动调节难以控制住该虚假水位，导致5，6号低加水位快速上升至120mm高Ⅲ值，低加保护动作。由于运行人员经验不足，对8B低加正常疏水调节阀隔离过程中产生的虚假水位估计不准，在关8B低加正常疏水、开事故疏水的隔离操作过程中，没有控制好8B低加水位，导致8B低加水位高Ⅲ值保护动作，7B，8B低加水侧切旁路。

(2)5，6号低加在工况快速变化时，产生严重的虚假水位。7B，8B低加切水侧后，6号低加正常疏水门开度由63%关至49%时，低加水位不升反降，由-33mm最低降至-66mm。随后水位回升，自动调节系统增大疏水门开度以降低水位。疏水门开度增大后，6号低加压力降低，汽-水混合层沸腾增厚，导致正向的虚假水位叠加在真实的水位上升趋势上，严重干扰了低加水位的正常调节。6号低加水位高II值保护动作打开危急疏水门后，6号低加内压力继续瞬间降低，在虚假水位作用下低加水位快速上冲至高Ⅲ值，最终导致6号低加水位高Ⅲ值保护动作。

(3)除氧器水位设计为3路差压式水位计。差压式水位容易受工况变化的干扰。此次事件中，除氧器第3点水位测量值与另外2点水位测量值在低加切除后出现约200mm的测量偏差，并且3个点的水位计测量值波动幅度均明显加大。除氧器的3个水位计沿除氧器由固定端向扩建端布置，每个间隔约10m。初步分析原因是，因为安装位置不同，除氧器工况变化后，3个测点受到的影响不同。造成第3点水位较其他2点偏差大。

(4)OVATION系统“三取中”模块设计有坏值剔除功能，当有1点的水位测量值与其他2点的测量值的偏差超过预设报警值时，模块输出另2点的平均值；当另2点的水位测量值间的偏差也大于预设报警值时，模块输出3点中的最大值。该功能易造成剔除掉的坏值重新进入运算的缺陷。此次事件中，5，6号低加切除后，除氧器第3点水位与第1，2点水位的偏差开始增大，直至超过预设报警值(150mm)，除氧器第3点水位被自动剔除。当除氧器第1，2点水位因测量值瞬间波动，偏差也超过150mm时，“三取中”模块选择最大值，即第3点输出。此时除氧器第3点测量值为2427mm，除氧器水位高高高(2410mm)保护动作，四抽电动总阀及四抽至除氧器电动阀关闭，小机供汽由四抽切至冷再供汽。

(5)小机正常运行时由四抽供汽，冷再供汽电动阀全开备用；当低调门开度超过85%时，高调门开启，冷再供气电动阀开始供汽，小机供汽示意如图1所示。

图1 小机供汽示意

此次事件中，除氧器水位高高高动作切除四级抽汽后，四抽电动总阀与四抽至除氧器电动阀同时关闭。四抽至除氧器电动阀全关时间约为90s，四抽电动总阀全关时间约为150s。四抽至除氧器电动阀先于四抽电动总阀全关后，造成小机供汽压力短时上升。自动控制系统为维持给水流量，将低调门开度由56.8%关至45.8%。随后四抽电动总阀关闭，低调门快速开启，进而高调门开启，但在此之前小机供汽已经严重不足，给水流量极低保护动作，锅炉MFT，进而引起汽机跳闸，发电机逆功率保护动作跳闸。

3 防范措施

根据上述原因分析，可采取以下6点防范措施。

(1)OVATION系统“三取中”模块在输入值偏差大时选择最高值作为模块输出值，这种过于强调保护设备的设计方式，增加了保护误动的可能性。据了解，ABB、西门子、新华、日立等DCS系统的“三取中”模块都没有这种异常时取最大值的功能，只有偏差大报警功能。目前该厂通过将预设报警值增大至一个极大值，屏蔽了“三取中”模块剔除坏值的功能，即无论任何情况模块输出值始终为中间值。其他“三取中”模块也按此原则进行修改。

(2)小机供汽由四抽切换至冷再供汽的过程中，因为系统特性原因，冷再供汽不及时，造成汽泵瞬间供汽严重不足，这是此次机组跳闸的直接原因。事件后了解到，其他同类机组也曾发生过类似跳机事件。为解决汽泵供汽切换不及时的问题，考虑修改汽泵供汽切换模式：汽泵低调门控制转速及给水流量，高调门控制汽泵进汽压力，进汽压力设定值为机组负荷的函数。这样当汽泵进汽压力发生变化时，高调门就能够及时开启，从而保证汽泵供汽稳定。

(3)四抽总门采用的是进口ROTORK电动执行机构，四抽至除氧器隔离门采用的是常州白云厂生产的电动执行机构。为解决2个门关闭时间不同步，切断四抽时小机进汽压力先升后降，造成汽泵低调门关小的问题，计划在调停期间更换四抽至除氧器隔离门，降低电动门的关闭速度，使2个门的关闭速度尽量同步。

(4)针对除氧器水位测量问题，目前通过对除氧器水位测量值增加5s惯性滤波，减弱变工况对测量值跳动的影响。事件前已将除氧器差压式水位计更改为雷达液位计列入技改项目。雷达液位测量计对安装方式要求低，不易受工况变化干扰，待技改后，能彻底解决类似问题。

(5)针对5，6号低加在工况快速变化时出现严重虚假水位的问题。事件前已将5，6号低加水位测量仪表更改为雷达液位计列入下年度技改项目。因雷达液位测量装置不易受工况变化干扰，待技改后，能改善水位测量。作为进一步防范措施，低加水位自动系统如何克服5，6号低加变工况时出现严重虚假水位的问题，以维持低加水位稳定，还有待进一步试验摸索。

(6)进一步加强技术管理精细化工作，加强运行人员的业务技术培训，提高他们的运行操作技能；当运行方式出现调整时，加强工况变化对相关系统参数的影响分析及对重要参数的监视，及时做好各种事故预想，提高运行人员的机组异常分析能力与事故处理能力；加强对西屋公司OVATIONDCS系统的学习，特别是深入理解OVATION系统的设计特点，防止因类似原因导致DCS保护误动、拒动。