一起660 MW超超臨界機組跳閘過程分析

張義昌

(大唐國際呂四港發電有限責任公司，江蘇 啟東 226246)

2010-08-04，某廠2號機組運行中由于凝結水上水主調門定位器故障，調門卡在72 %，除氧器水位控制不當，導致水位高高保護動作，聯鎖關閉四抽電動門、抽汽逆止門，造成運行汽泵失去工作汽源而出力下降，省煤器入口流量低低，鍋爐MFT動作，機組跳閘。

1 設備概況

鍋爐采用哈爾濱鍋爐有限責任公司生產的由三菱重工提供技術支持的超超臨界參數變壓運行直流鍋爐，型號為HG/26.15-YM3；汽輪機采用哈爾濱汽輪機有限責任公司制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、高中壓合缸、反動凝汽式汽輪機，型號為CCLN660-25/600/600；發電機采用哈爾濱電機廠制造的三相交流隱極式同步汽輪發電機，型號為QFSN-660-2。

鍋爐給水系統采用2臺60 % BMCR容量的汽泵和1臺30 % BMCR容量的啟動電動給水泵。小汽輪機工作汽源為四段抽汽和輔助蒸汽，高壓汽源為再熱冷段。四段抽汽與輔助蒸汽手動切換，低壓汽源和高壓汽源由MEH控制切換。

除氧器上水由主路、輔路和旁路構成，主、輔路均采用電動門、調整門控制，旁路采用電動門控制。主路設計調整容量為100 %，輔路為30 %，旁路為100 %。輔路只在啟停機低負荷下參與調整，機組在正常運行時由主路進行除氧器水位調整；副路不參與調整。在滿負荷情況下，除氧器上水主調節閥開度在62 %～70 %。

2 事件經過

當天10:20，機組負荷465 MW，水煤比6.7，給煤量200 t/h；A，C，D，E，F 5套制粉系統運行，送、引、一次風機均在自動位。凝結水走主路，除氧器上水主調門投自動，水位設定值2 100 mm，調門開度53 %，除氧器水位2 080 mm；A凝結水泵運行，電流192 A，凝結水流量1 040 t/h，B凝結水泵備用，熱井通過除鹽水箱靜壓補水，水位650 mm；由四抽帶A、B汽泵運行，轉速分別為4 770 r/min和4 730 r/min，調門開度41.5 %；省煤器入口流量1 340 t/h，由于MEH汽源切換功能不完善，2汽泵高壓汽源未投入。

10:25:22，負荷470 MW，除氧器上水主調門指令53 %，而反饋由53 %開始逐漸變大，A凝結水泵電流伴隨凝結水流量及除氧器水位上升緩慢上升，熱井水位緩慢下降，熱井自動補水調門逐漸開大，省煤器入口流量保持1 350 t/h，基本不變。

10:27:40，除氧器上水主調門開度指令逐漸減小至0，除氧器上水主調門開度反饋達到72 %不動，除氧器水位上升至2 200 mm，除氧器入口凝結水流量達到1 666 t/h，A凝結水泵電流升至220 A，機組負荷基本維持不變。

10:28:34，運行人員發現凝結水泵電流異常，根據除氧器上水主調門指令與反饋的偏差，立即解除自動，手動關小除氧器上水主調門未成功。

10:28:45，除氧器水位上升至高I報警值2 300 mm，光字牌報“汽機水位異常”。1 min后，除氧器水位快速上漲至高II值2 400 mm，除氧器溢流閥及事故放水閥開信號同時發出，直至10:32:22，除氧器事故放水門全開到位，溢流閥實際未成功開啟。

10:30:30，由于除氧器水位持續上升至2 450 mm，監盤人員將凝結水泵再循環調整門解自動后開至18 %，凝結水泵滿電流運行。30 s后由于除氧器水位持續上升至2 500 mm，故將凝泵再循環調門全開，除氧器入口凝結水流量由1 666 t/h下降至1 554 t/h，省煤器入口給水流量依然在1 350～1 400 t/h之間波動，凝結水泵電流上升至226 A(額定電流為223 A)。

10:31:06，將除氧器上水主調門前電動門手動關至67 %，除氧器入口凝結水流量未明顯減小。

10:31:48，除氧器水位2 600 mm，高III值保護動作，四段抽汽電動門、逆止門聯鎖關閉。

10:32:20，發現除氧器水位仍不下降，打開除氧器溢流閥操作端，發現溢流閥“關”反饋一直沒有脫開，判斷溢流閥未打開，立即手動開啟溢流旁路門，水位呈下降趨勢。

10:32:25，除氧器水位上升至2 650 mm，關閉除氧器上水主調門后電動門。

10:33:20，監盤人員預判凝結水流量將大幅下降，手動全開除氧器上水副調門。

10:33:36，除氧器水位開始回落，期間除氧器水位最高上升至2 735 mm。

10:32:46，小機調門全開至100 %，小機出力大幅下降。

10:33:00，A，B汽泵入口流量先后低至180 t/h，汽泵再循環調門全開，省煤器入口流量低報警。

10:33:34，鍋爐MFT保護動作，機組解列。檢查發現除氧器上水主調門定位器故障。

17:37，更換除氧器主調門定位器，開關試驗正常后，機組重新并網。

3 事件分析

縱觀整個過程，此次事故是由除氧器上水調門定位器故障、調門誤開誘發的；是一起在除氧器溢流閥卡澀、除氧器水位保護設定不合理、運行人員未能及時抑制除氧器水位上漲等綜合因素的作用下，省煤器流量低低引發的鍋爐滅火跳機事故。

分析整個過程，凝結水流量由1 060 t/h非正常上升至1 660 t/h，從10:25異常發生到10:32四段抽汽電動門關閉的7 min為此次事故處理的黃金時間。其間，能否及時將除氧器水位控制在正常范圍內是事故處理成敗的關鍵。在此次事故處理中，運行人員對除氧器水位采用了如下控制措施：

(1)手動關閉除氧器上水主調門。解列水位自動，進行手動控制為此次事故處理首選也是最簡單、有效的方法，但在該案例中由于調門定位器故障，雖有指令但調門未能動作，所以未能奏效。

(2)就地關小除氧器上水主調門前電動門。由于除氧器上水主調門前電動門沒有“中停”操作端，因而在第一時間派人就地關小除氧器上水調門前電動門是完全正確的。因為利用除氧器上水調門前電動門截流調整，如果能配合擁有35 %流量設計的除氧器上水副調門進行微調的話，不但可以最終穩定除氧器水位，而且有一定的抗擾動能力。這是消除此次突發事件的唯一的也是最有效的途徑。但是由于該電動門與主控室不在同一層操作平臺，人員到位需要一定的時間，并且操作過程中盤前與就地人員需要頻繁聯系，因此能否為該步操作爭取到充足的時間是此次處理成敗的關鍵。實際過程中人員2 min后才到位，此時由于不能采取有效的措施抑制除氧器水位上漲，在人員到位后除氧器水位已經接近高III解列值。人員到位后就地關小除氧器上水主調門前電動門時經驗欠缺，且與當盤人員聯系不緊密，67 %的實際開度并未明顯截流。

(3)開啟凝泵再循環，分流凝結水流量。其實際效果是能夠降低除氧器上水流量100 t/h左右，緩解除氧器水位上升的速度。但是采用該手段后凝泵流量瞬間就超過了設計最大流量1 800 t/h，且凝泵已超電流。之后只好關小再循環至45 %。

(4)該廠除氧器水位保護設定值如表1所示：除氧器水位高Ⅰ值只報警，不聯開溢流閥，邏輯設計不合理。

另外，除氧器溢流管路按30 %容量設計，能放水750 t/h左右，原本如果除氧器溢流閥能正常開啟，足以平衡由于除氧器上水調門誤開所突增的600 t/h的流量，但由于該調門內漏，手動搖得太緊，致使緊急情況下開啟時，因過力矩而拒動。該閥門不能處于可控、在控狀態，導致除氧器失去自動放水功能，加之在溢流閥聯動后運行人員未能及時確認該閥門的狀態，使得控制除氧器水位的最直接有效的手段未能奏效。

表1 除氧器水位保護定值

(5)采取諸多措施未能明顯抑制除氧器水位上升后，在遠方關閉除氧器上水調門后電動門。70 s后，該電動門截流效果開始顯現，除氧器入口凝結水量開始明顯下降。為了延緩除氧器水位下降速率，運行人員在關閉除氧器上水主路后不久，開啟除氧器上水旁路，但由于此時四抽電動門及逆止門已經關閉，未能及時挽回鍋爐滅火的結局。

通過對除氧器水位調整的各種手段進行分析比較可以看出，在類似事故處理過程中應保持機組負荷穩定，防止操作人員顧此失彼，宜采用手動調整除氧器水位的方法。在除氧器水位主調門高位卡澀的情況下，應首先開啟凝結水泵再循環調整門，減緩除氧器水位上升速度，同時監視好凝結水泵電流；其次要果斷關閉主調閥前或后電動門，投入副調閥自動，副調閥全開的流量是600 t/h；之后應迅速派人去就地根據事前除氧器流量，調整除氧器上水主調門前或后電動門開度，維持除氧器水位。上水電動門關閉的過程是流量逐漸減小的過程，而不是立即斷水的過程，再加副調閥投入自動，會根據除氧器水位，自動進行調整。

4 整改措施

事故發生后本著“四不放過”的原則，對此次事故進行了認真分析，認定這是一起由于設備故障誘發的事故，加之邏輯設定不合理、運行人員第一判斷不準確、處理思路不明確、對后果估計不足造成了停機事件。由此提出如下整改措施。

(1)將除氧器水位達高III值2 600 mm時，聯鎖關四段抽電動門、逆止門的邏輯，改為聯鎖關閉四抽至除氧器加熱供汽電動門，消除因除氧器水位達高III值時小機失去汽源的弊端。

(2)對除氧器事故放水閥與溢流調節閥聯鎖開啟功能采用同一水位定值進行修改，改為高I值2 300 mm聯鎖開溢流調節閥及其旁路閥，高II值2 400 mm聯鎖開事故放水閥。

(3)對除氧器上水主調整門前、后電動隔絕門操作端增加中停功能，便于關鍵時刻運行人員能在DCS畫面上直接關小電動隔絕門到任一開度，以達到節流的作用。

(4)進一步加強設備管理，尤其是加強設備消缺管理，對設備缺陷中隱藏的后患應有前瞻性。開展調研工作，并根據調研結果進行專項技術改造，避免由于管路震動等原因造成定位器故障等同類問題再次發生。限期對該廠各機組主要調整門進行一次徹底的檢查治理，及早消除設備隱患。

(5)對閥門內漏情況進行全面檢查和梳理，并根據檢查情況制定閥門內漏專項治理方案及計劃，且責任到人。要按照治理計劃逐步實施隱患整改，確保閥門運行的可靠性，杜絕因閥門缺陷而造成的各類不安全事件的發生。

(6)生產部門要充分結合生產實際，利用仿真機等有效手段，進一步擴大技術培訓范圍。特別是事故處理部分，要針對現場主要設備缺陷可能引起的異常事件，理清處理思路，抓住處理要點，制定技術防范措施，積極做好事故預想并加強演練培訓，全面提高運行人員應對突發事件的能力。