發電機組熱控設備故障分析與消除

周繼勝

（大唐淮北發電廠，安徽 淮北 235000）

一、概況

1.主機設備簡介

某廠B號機組的鍋爐型號為DG670/13.7-20，為超高壓、單爐膛、一次中間再熱、自然循環汽包爐。

汽輪機型號為N210-12.7/535/535優化型超高壓、一次中間再熱、三缸雙排汽、單軸沖動式凝汽式汽輪機。

發電機型號為QFSN-210-2，其額定功率210MW，采用水—氫—氫冷卻方式，機端變自并勵靜止勵磁方式發電機。

2.控制系統簡介

B號機組分散控制系統（DCS）采用XDPS-400型，包含DAS（數據采集系統）、MCS（模擬量控制系統）、FSSS（鍋爐燃燒管理系統）、SCS（順序控制系統）等子系統；DEH（汽輪機數字電液控制系統）、ETS（汽輪機危急跳閘系統）為引進FOXBRO公司產品，TSI（汽輪機特殊測量系統）為飛利蒲PHILIPS/MMS6000型。

二、鍋爐系統熱控設備故障及處理

1.鍋爐絞龍系統

鍋爐絞龍（螺旋輸粉機） 用于中間儲倉式制粉系統。它上部與細粉分離器落粉管相接，下部連接到煤粉倉。它既可把甲制粉系統的煤粉輸往乙煤粉倉，也可將乙制粉系統的煤粉輸往甲煤粉倉，正常使用可以提高制粉系統運行的可靠性。

（1） 故障現象

鍋爐絞龍插板電機（型號為YS7124） 由于容量小（370W），在投產運行一段時間后有兩臺燒壞（甲、丁），其他兩臺（乙、丙）運行時電機溫度超標。B號機組的絞龍系統處于癱瘓狀態。

（2） 原因分析

根據故障現象分析，并與設備生產廠家研討后，得出結果為設計容量過小所致，必須重新設計、更換才能將故障消除。

（3） 改進方法

在與設備廠家多次協商后決定將整套插板推桿更換為DTI700-60型，更換的電機型號為Y90S-4，功率為1.1kW。通過以上更換，使絞龍恢復正常運行。

（4） 效果分析

絞龍正常使用后，單臺制粉系統以6h計算，制粉單耗可降低25%左右，節約整個制粉耗電率0.37%。系統設備的完善和優化，不僅提高了設備的可靠性，也提高了經濟性。

2.磨煤機料位自動系統

監測低速鋼球磨煤機的料位是制粉系統優化運行、節能降耗的重要手段之一。其熱工料位監測自動是否正常是實現監測和控制的關鍵。

（1） 故障現象

四臺鍋爐磨煤機料位自動系統無法投入。

（2） 原因分析

設備建設施工單位移交時，磨煤機料位自動系統安裝工作未完成；聯絡和控制電纜部分沒有施放，接線混亂，錯接線達80%以上，控制邏輯不夠完善，致使磨煤機料位自動系統無法投入。

（3） 改進方法

經與設備生產廠家和安裝單位協商后，決定交由甲方的熱工檢修專業完成余下工作。具體工作為更換了乙、丙兩臺磨煤機料位自動系統控制器的控制卡件、放置未放電纜、所有接線重新校對、完善組態、完成4臺磨煤機的標定和參數設置等。

（4） 效果分析

磨煤機料位自動投入運行以來系統正常。投入后節約了每臺磨煤機的制粉電耗，提高了設備的經濟性和自動投入率。

3.鍋爐燃油系統

鍋爐啟、停過程中，以及低負荷時的穩燃都需要鍋爐燃油系統提供燃油。

（1） 故障現象

B號發電機組自投入運行以來，燃油系統突出表現為運行操作過于繁瑣，檢修維護量較大。多次發生調節系統失控等情況。

（2） 原因分析

此問題的原因是設計過于繁瑣，給運行與檢修維護帶來不必要的操作量和維護量。原設計系統如圖1所示。

（3） 改進措施

為滿足運行要求，同時減少檢修維護工作量，改造原設計回路（見圖2）。

圖1 改造前燃油控制圖

圖2 改造后燃油控制圖

（4） 效果分析

通過改造簡化了運行的操作程序，也減少了檢修維護工作量。運行兩年來效果良好，未出現系統設備異常。

三、汽機系統熱控設備故障及處理

1.循環水泵出口蝶閥失電關閉

循環水泵的作用是將循環水（又稱冷卻水） 送往凝汽器，吸收乏汽熱量后返回冷卻塔，形成循環冷卻。如果冷卻水供給量不能滿足機組要求將導致換熱效果差，會導致凝汽器真空下降，輕則降低機組的經濟性，嚴重時真空破壞，造成機組停運。循環水泵出口蝶閥的控制是循環水調節和控制的關鍵設備之一，其可靠性直接關系到循環水系統的可靠性。

（1） 故障現象

在試運行期間，由于施工人員施工使供電母線失電導致控制回路失電，油路控制電磁閥失電后重錘下落，循泵出口蝶閥關閉，機組失去循環水而立即降負荷，維持低負荷運行。由于當時的出口門卡澀未完全關閉，避免了一次故障停機。

（2） 原因分析

原控制邏輯改造前電磁閥動作采用正邏輯控制方式，循環水泵出口蝶閥均為失電關閥，即循環水泵蝶閥出口門的啟、停由控制油路的電磁閥得電來控制。因此會發生失電關閥的現象。

（3） 改進方法

由于火電廠的循環水泵泵房大都建在離機組較遠的冷卻塔旁，巡檢次數為6h巡檢1～2次，同時又未安裝攝像監控裝置，在不巡檢時，處于未知狀態。因此必須進行油路控制方式的修改，以便不管什么原因引起控制回路失電，出口蝶閥仍保持原狀態。

油泵電機的工作取決于油系統的壓力。當壓力大于17MPa時停止油泵工作，當系統油壓小于10MPa時，啟動油泵電機向系統供油，以保持正常的油腔壓力。

（4） 效果

通過油路控制方式的修改及更換電磁閥后，運行兩年正常，有效保證了機組的安全、經濟運行。

2.B號機組歷史庫“DEH跳閘”無記錄

B號機組DEH（汽輪機數字電液控制系統）、ETS（汽輪機危急跳閘系統）為引進FOXBRO公司產品。

（1） 故障現象

2006年7月10日，開機沖轉參數為:主汽壓力2.0MPa，主汽溫度330℃，再熱汽溫330℃，真空70kPa，高壓內上缸壁溫259℃，潤滑油溫度42℃，大軸彎曲0.105mm，化學化驗蒸汽品質合格。在5點17分時汽輪機轉速500r/min，汽輪機自動主汽門突然關閉，鍋爐熄火。“DEH跳閘”信號發出。事后在工程師站查詢不到相關歷史數據。

（2） 原因分析

2006年7月13日進行檢查，發現歷史庫的數據組態存在以下問題。

①現歷史庫開關量組態中的Deadband（采樣點變化死區）均設置為數值2。按照廠家原設計組態點為開關量時設置應小于1，否則采集數據無變化。由此導致已設置的開關量采集不到，故無法查詢到歷史點。

②現歷史庫采樣點的RetentionSpBn（采樣點的保存周期）設置較短，只設置了168h，即7天。

③原有開關量和模擬量的點數較少，不能滿足各種異常分析的需要。

（3） 改進措施

①現有開關量和模擬量的數量不能滿足異常分析和重要操作分析的需要，應擴大點數（模擬量、開關量），其歷史庫可存儲2 000個開關量和模擬點。

②對開關量和模擬量的設置和組態按照生產廠家的方法進行設置；同時建議將現歷史庫采樣點的RetentionSpBn設置為1個月，所有跳閘點的采樣頻率設置1s。

③停機檢查現操作員站的歷史庫是否開啟；工程師站歷史庫更新后應對操作員進行下裝；保證兩個站的歷史庫點數、設置一樣。

④數據保留時間延長到720h，即1個月。

（4） 效果

2007年底按照制定的措施實施改進，現歷史庫通過多次異常查詢已正常，滿足了異常分析的要求。

3.高壓加熱器三通閥異常

高壓加熱器三通閥是鍋爐給水回路切換的關鍵設備。正常時鍋爐給水通過三通閥進入高壓加熱器加熱以后進入鍋爐；當汽機抽汽或高壓加熱器異常時，鍋爐給水（給水泵出口）直接通過三通閥的另一出口連接的旁路管路直接進入鍋爐。三通閥是否正常運行關系到給水能否正常通過高壓加熱器及高壓加熱器保護能否正常投入。

（1） 故障現象

B機組高壓加熱器三通閥，自機組投運以來一直處于不正常的工作狀態，共發生3次大的影響機組運行異常情況，兩次造成高壓加熱器解列，1次造成機組非計劃停運。兩次造成高壓加熱器解列動作信號均為三通閥關閉誤發出（現場檢查未關閉），高壓加熱器解列（控制邏輯是這樣），1次造成機組停運，由于三通閥關閉信號誤發出后，使高壓加熱器解列的同時要關閉高壓加熱器出口門，由于出口門未及時關閉導致汽包水位下降，造成機組停運。三通閥的異常不僅影響機組的效益，也危急到了機組的安全。

（2） 原因分析

針對高壓加熱器三通閥多次異常，結合事故歷史曲線進行分析討論，結果是振動大導致信號觸點短時閉合發出三通閥關閉信號。

（3） 改進措施

要解決震動對電動執行器的影響，只有將信號處理單元遠離震動區域，即將整體執行機構分體安裝，加裝分體安裝組件。

在確定分體安裝的前提下結合機組B級檢修落實。同時為可靠判斷高壓加熱器三通閥關閉信號的真實性，加裝高壓加熱器三通閥已關閉信號行程開關。其方案和要求如下。

①在三通閥閥體上安裝行程開關的支架和壓板在支架上安裝耐溫、耐壓型行程開關（關到位行程開關1個）。

②在DCS組態中增加高加三通閥已關到位行程開關的DI點（開關量）1個；在高壓加熱器保護DCS組態中將行程開關的DI點作為高壓加熱器三通閥已完全關閉品質判斷條件加到高壓加熱器解裂的條件邏輯中。

③行程開關的DI點僅作為高壓加熱器三通閥關閉切除高加保護邏輯使用，不參與高壓加熱器三通閥其他正常開、關操作。行程開關的DI點僅作為高壓加熱器三通閥關閉切除高壓加熱器保護邏輯使用。

（4） 效果

通過改造后，高壓加熱器三通閥運行兩年正常，未出現異常情況。

四、結束語

通過采取以上改進措施，使熱控設備控制系統得到了一定的完善，使熱工設備更好地滿足主設備和系統的需要。