探究电厂热控电动门常见故障的成因与防治对策

2017-01-20赵晓燕焦凯

中国设备工程 2017年22期

关键词：电动门接触器电厂

赵晓燕,焦凯

(华电潍坊发电有限公司,山东潍坊 261000)

探究电厂热控电动门常见故障的成因与防治对策

赵晓燕,焦凯

(华电潍坊发电有限公司,山东潍坊 261000)

热控设备的基础建设和选择是现代发电厂机组正常运行的重要保证,其中电厂热控设备管理下的电动门设备是本文主要研究的内容.本文在对某电厂的热控设备进行研究的过程中,发现该电厂内部300MW机组电动门盘柜电源出现了多次的跳闸现象,分析了故障现象后,对热控电动门常见的故障原因进行了总结,并给出了具体的防止方案.

发电厂设备;热控电动门;盘柜电源;跳闸故障

在现代发电厂中,进行热控设备的安装需要运用DCS系统进行接线和电缆设计,在严格的环境要求下,DCS系统在接地和改线的过程中一旦出现失误,最终都可能造成电控设备的失效,引发相关电气设备故障.因此对于电厂设备管控来说通常需要做好前期准备,充分利用图纸会审工作,提升热控设备的安装和运行质量.

1 某电厂热控电动门故障情况

1.1 电厂设备情况

本文所调研的发电厂为某市火电厂,该电厂所选用的电动门设备为2008年投入生产的300MW的QFSN-300-2型设备,其主要的电源控制为热控设备下机组锅炉盘柜电源,电源型号为STQ-140型.电源拥有两路空气开关和一路接触器,位于电源切换装置的系统两侧,为了保证300MW电动门的供电,锅炉电动门拥有除了电源盘柜以外的油枪控制柜电源作为备用电源.在电源切换面板当中拥有两组quot;工作quot;、quot;投入quot;指示灯,分别为空开手操.在正常运行状态中,一路空开投入、与接触器联动,同时,备用电源空开投入,接触器断开,处于联动备用.

1.2 跳闸故障发生

该设备在运行过程中,曾经先后多次发生过跳闸故障,在故障发生时,机组正常运行,盘柜电源发生跳闸,备用电源未联动,DCS画面可以看出,一次风挡板存在坏质量点,给粉机跳闸.在分析研究中,本文对设备进行拆机检查,其中两路空开手操都处于良好的合闸状态,但电源工作灯均已熄灭,接触器发生了跳闸状态,母线电压表无指示.其中一路空开合位、接触器跳闸,另一路空开合位、接触器未联动.在手动切开后,备用接触器联动,母线电压表正常.据此进行故障流程分析,可以得出一次风挡执行器出现失电,继而造成DSC内部判定挡板已经关闭,使给粉机跳闸,出现燃料中段,形成MFT动作,电动门机组跳闸.

2 电动门故障原因分析

在对该电动门进行分析后,总结出了目前热控电动门所容易出现故障的几个方面原因.

2.1 密封故障

电动门在经过多年使用之后,电缆会出现一定程度的密封问题,最终导致异物进入到电动门的内部,造成故障.在以往的经验过程中,一般进入到电动门机组内部的异物有雨水、液体、粉尘、潮湿气体等,这部分潮湿物质会使电源以及内部电路板出现故障,造成机组内部接触不良,主要原因为电源电缆进口与信号电缆连接处无密封接头、电动门配货带未安装密封接头或橡胶圈等.

2.2 非人为损坏

在电动门使用过程中,还存在类似机械卡涩等不可控故障,其主要原因在于异物误入到机械内部,例如在煤机入口处由于大块煤块造成了内部插板发生卡涩,最终造成电动门故障.一般来说,这类不可控故障出现几率较小,平时工作人员进行检查时认真负责即可避免.

2.3 设备振动引发故障

电动门设备运行过程中,由于供电会发生一定振幅的振动,作为电气设备,振动现象是正常现象.但是随着振动的不断加深,类似于电路板插缝、电路板内部元件以及外壳固定螺丝等细小设备,可能会在振动加剧的影响之下,发生松动、损坏等情况,最终造成设备整体出现故障.

2.4 腐蚀故障

电厂所处的地理环境不同可能也会对所使用的电动门等电器设备造成影响,最终引发故障.例如东南沿海城市或者岛屿城市,发电厂往往要承受较为潮湿的空气环境影响,在室外设备当中,许多机械的金属外壳长期裸露于这种潮湿的空气当中,最终会形成蒸发气体,严重腐蚀相关机组设备.除了位于海边,位于某化学工厂附近的发电厂也面临这一威胁,例如电动门在腐蚀气体的影响之下,出现了螺丝诱锈现象,最终导致接线螺丝无法打开,设备无法进行检修.

2.5 人为因素

除了环境因素之外,人为因素在电动门等电气设备损坏中也占据相当大的比重.在以往的人为因素造成设备故障或损坏的总结中,人为因素一般分为人为损坏、维护不当和设计安装错误三个方面.其中人为损坏是指在电动门设备使用过程中由于检修人员对待电动门本体及电动门电缆时不认真,最终造成了配件丢失,这一问题体现在热控检修过程中最为常见,工作人员所面对的热控零件多为小体积物品,在未经妥善保管时很容易造成丢失,最终造成设备损坏;维护不当则是在维修人员对热控设备或电动门设备进行维修的过程中,由于技术能力、维修规程不熟练造成了电动门出现了故障;而设计安装故障则是设计安装人员在选型、安装方法方面考虑不周,存在缺陷,从而使电动门无法正常工作.

3 热控电动门故障的防治

3.1 热控电动门故障的治理措施

本文在对调研发电厂300MW电动门的故障排查中,认为该电动门出现的盘柜电源跳闸故障主要问题为人为问题.首先,对于接触器选型时相关人员未能完全负责,电源切换装置所使用的接触器存在严重的质量问题.其次,电源当中一次回路接线复杂,元件过多,同时厂家存在技术封锁,未提供图纸.因此,增加了故障几率.此外,油枪控制回路设计不合理,电源切换过程欠考虑.为此开展了技术改进.

(1)盘柜电源改造.盘柜电源出现的跳闸故障主要原因在于备用电源无法联动,元件故障频率高,因此针对造成无法联动的旧型号接触器,决定更换性能更好的SC-N10型接触器,并在设计中取消了电源切换板和联投条件判定.此外在负荷母线之上加装了QXB缺相保护器,并作为辅助系统接入到DCS系统当中.在实际效果中,依然是二路电源一路运行一路备用,在运行过程中出现上级电源失压跳闸后,常闭辅助接点在瞬间完成闭合,并启动联动备用电源,缺相保护器通过DCS进行报警,避免造成过大的事故.

(2)保护系统改造.在对给粉机跳闸保护的改造中,采用了一次风挡板执行器模拟量来建立反馈信号,并借助模拟量位置和开关量位置实现信号的反馈,从而反映出给粉机的运行状态.在改造过程中,运用了quot;与quot;逻辑,通过模拟量位置反馈小于5%,执行器关信号、给粉机运行实现给粉机跳闸.

(3)油枪控制回路改造.在电动门设计当中,备用电路的油枪控制回路存在严重的设计问题,一旦出现油枪系统控制下的电源切换,势必会导致投运油枪出现退出,危害运行安全.为了避免这一危害,在对油枪控制回路进行改造时,为其加入了延时控制,从而在电源切换顺停时间的50毫秒以内,将跳闸燃烧器开关量维持在1秒以上,在1秒以后,系统仍然未出现失电,则判定为故障,进行跳闸.

3.2 热控电动门故障的防范措施

除了应对紧急出现的热控电动门故障,在电动门热控设备设计的过程中,也应当具有防范于未然的意识,通过严谨深入的防范措施,从根本上避免热控电动门等电器设备出现具有严重危害的故障.

(1)DCS系统电缆设计.在目前热控设备的设计当中,DCS系统一般采用中间转接电子柜,因此,所有架设的就地电缆都需要接入到电子柜当中,在通过控制电缆,与DCS模件相互连接.为了实现独立施工,在中间端子柜中,设计人员通常会将连盘电缆与跳线相互连接,保证控制.在设计施工中,设计人员需要充分考虑热控设备在进行DCS系统时的外部环境情况.为了使DCS稳定运行,DCS的安装位置需要保证在装修、消防、空调等安装流程结束再开展进行,同时,对环境清洁度、环境中温度变化以及湿度情况都有严格要求.为了避免隐患,应当确保温度损伤、尘脏污染和电磁辐射.

(2)DCS系统接地要求.DCS系统在进行接地时,应当避免虚焊现象、松动现象和接触不良、电阻增大等.其中,连接头未进行压焊或焊接不牢会造成虚焊,而振动过于频繁则会造成细小设备发生松动.在环境因素当中,接触点未安装橡胶圈会出现腐蚀,地极电阻则需要满足接地电阻要求,否则会出现电阻增大现象.

(3)电缆敷设.电缆敷设是否妥当在DCS系统当中也有着重要影响.为了使DCS系统可以起到抗电磁干扰的效果,一般在进行电缆敷设时会选择应用强弱电分层排放的敷设方式,并在走线的方向上努力避免热源,防止热源对电缆造成损坏.此外,在DCS使用了机组仪表控制系统之后,本文在热控电动门设计时选用了开关状态线进行一根电缆单放的设计,从而在使用过程中通过与电源的分离,避免与高电压接触,保证安全.