燃气电厂天然气紧急切断阀可靠性提升技术改造

李东伟

（福建晋江天然气发电有限公司，福建泉州362251）

0 引言

某燃气发电厂通过管道供应天然气，天然气调压站配置有1台天然气入口紧急切断（以下简称ESD）总阀，4台单元机组ESD阀。单元机组ESD阀担负着机组出现故障时切断燃料的重任。机组正常运行时，ESD阀通过电磁阀得电充入压缩空气处于常开状态；在机组出现大量漏气等故障时，操作员可通过关阀操作使电磁阀失电，空气泄压以关闭ESD阀，紧急切断天然气供应。

某日该电厂启动1、2号机组调峰运行，运行期间出现2台机组单元ESD阀同时关闭，机组入口天然气压力快速下降，随后天然气压力过低，机组熄火跳闸的故障。

故障发生后，运检人员现场检查1、2号机组发现，ESD阀都处于关闭状态、ESD电磁阀失电。热控人员对ESD阀控制装置进行检查发现，PLC系统处于失电状态，进一步检查PLC的进线UPS电源空气开关处于断开位置，送上该空开后PLC恢复供电，但PLC电源模块显示异常，因此判断PLC电源模块出现故障。热控人员立即更换PLC电源模块，从供电安全性角度考虑，将给PLC供电的UPS空气开关一并更换。更换后重新送电，PLC电源模块恢复正常，故障消除，机组根据调度令恢复运行。

1 电源布置

机组正常运行时，天然气ESD阀通过电磁阀得电处于常开状态；电磁阀失电时，ESD阀即自动关闭。

ESD电磁阀供电布置：天然气调压站MCC母线电源取自集控楼PCA段及PCB段，经双电源切换装置后供电；调压站MCC母线上带有UPS装置电源负荷，UPS装置输出供PLC电源模块，如图1（a）、图1（b）所示；UPS装置输出另有一路经220 V/24 V的AC/DC转换装置至单元机组ESD电磁阀电源，如图1（c）、图1（d）所示。

2 原因分析

2.1 天然气中断原因

UPS装置电源开关，即图1（a）QF6开关跳闸后，UPS切至蓄电池组工作，蓄电池组持续工作至电量耗尽后，UPS装置完全失电，ESD电磁阀失去电源引起ESD阀关闭，切断天然气。

2.2 UPS装置电源开关跳闸原因

检修人员虽然检查发现PLC电源模块有故障，但其上级开关，即图1（b）1QF7开关并未跳闸，可排除PLC电源模块故障引起UPS装置电源开关跳闸，分析是由于UPS装置电源开关，即图1（a）QF6开关性能下降引起的开关自身跳闸。

2.3 电源配置存在缺陷

天然气调压站MCC母线电源取自集控楼PCA段及PCB段，经双电源切换装置后供电比较可靠，但是从母线向下级供电至单元机组ESD电磁阀只有一路电源，即图1（a）QF6开关。供电回路上虽然设置有UPS，但UPS装置未设置电源失电监测报警，因此在UPS进线电源失去后自动切换至蓄电池供电时，无相应报警发出，无法及时发现故障并进行有效处理。

3 技改措施

为提高ESD阀供电可靠性、机组运行稳定性，电厂技术人员针对系统设计上的缺陷提出以下技术改造措施：

图1 调压站MCC控制柜配置接线图

（1）将机组ESD电磁阀电源回路与PLC电源回路分离（PLC电源仍采用原有电源接线方式），改为独立供电。对ESD电磁阀采用双冗余配置、每个电磁阀独立供电方式，一路通过1号机组UPS和集控保安段经双电源切换装置后供电，另一路通过3号机组UPS和集控保安段经双电源切换装置后供电，如图2（a）所示，并设置两套独立的UPS蓄电池组供电模式。两套UPS输出经整流后组成两个独立的DC24 V供电系统，如图2（b）所示，分别输出两条独立的DC24 V母线给ESD阀双冗余配置的两个电磁阀供电，如图2（c）所示，以此提高ESD阀控制电源回路供电的可靠性。

图2 调压站ESD阀控制改造原理图

（2）增加UPS进线电源消失监测报警，在两路AC220 V输入和两路DC24 V电磁阀电源增加辅助继电器对电源进行监测，报警信号接至操作台声光报警器，实现实时监视UPS进线电源状态，达到可及时发现电源跳闸、电磁阀失电等故障的效果。

该电厂通过技术改造，ESD阀供电可靠性大大提升，后续运行再未出现机组ESD电磁阀失电导致ESD阀误关的现象。

4 结语

机组安全稳定运行、可靠供电始终是电厂的第一目标。作为一线工作人员，一方面对于影响电厂机组安全稳定运行的设备，应加强维护，并主动排查其中存在的风险隐患，提升设备运行可靠性；另一方面，在发生故障后应及时分析原因，采取有效措施切实防范故障再次发生，并通过举一反三排查其余设备，促使机组运行的可靠性不断提高。