ETS保護(hù)裝置電源故障停機(jī)的原因分析

牟福祥

（甘肅大唐國(guó)際連城發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730332)

0 引言

某發(fā)電公司2×330 MW純凝發(fā)電機(jī)組是哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的N 330-16.7/537/537型亞臨界一次中間再熱、高中壓合缸單軸雙缸雙排汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，為單元制熱力系統(tǒng)。汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)(ETS)保護(hù)控制柜電源采用2路220 V AC(UPS、保安)輸入，2路220 V AC和1路24 V DC電源輸出。ETS保護(hù)控制柜電源裝置型號(hào)為QH 204，由2塊220 V AC開(kāi)關(guān)電源、2塊24 V DC電源模塊插拔式組裝而成。2路220 V AC開(kāi)關(guān)電源通過(guò)繼電器互聯(lián)輸出，分別給A，B 2套PLC裝置供電；24 V DC通過(guò)底板冗余輸出，給ETS保護(hù)控制柜內(nèi)輸入、輸出信號(hào)主板供電，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)表計(jì)提供訪問(wèn)電源。

1 事故前運(yùn)行方式

2013-12-16T09:15，3號(hào)機(jī)組負(fù)荷261.03 MW，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCS投入，A，B汽泵運(yùn)行，電泵備用，A，B，C，D，E磨煤機(jī)運(yùn)行，總煤量118.74 t/h，主汽壓力14.41 MPa，主汽溫度、再熱汽溫度541.72/540.38 ℃，主汽流量813.90 t/h，給水流量827.13 t/h。

2 事故經(jīng)過(guò)

2013-12-16T09:15:39，3號(hào)機(jī)組光字牌發(fā)出汽輪機(jī)跳閘信號(hào)，鍋爐MFT動(dòng)作，發(fā)電機(jī)組跳閘。運(yùn)行人員聯(lián)系熱控人員進(jìn)入電子間檢查ETS保護(hù)裝置，ETS保護(hù)裝置無(wú)首出報(bào)警信號(hào)。調(diào)閱事件發(fā)生前后的SOE、歷史趨勢(shì)及操作記錄，發(fā)現(xiàn)SOE于09:15:39打印220 V AC、24 V DC信號(hào)，這說(shuō)明ETS電源裝置存在問(wèn)題。

運(yùn)行人員檢查發(fā)現(xiàn)ETS保護(hù)試驗(yàn)裝置上兩側(cè)220 V AC、24 V DC報(bào)警指示燈變暗，檢查控制柜內(nèi)U 1，U 2，U 3信號(hào)輸入主板上指示燈全部變暗。報(bào)警顯示燈的工作電源為24 V DC。用萬(wàn)用表測(cè)量ETS電源裝置2路輸入220 V AC，均正常。測(cè)量電源裝置輸出24 V DC帶載后電壓為5 V DC，拆除負(fù)載后接線端子測(cè)量為13 V DC，因此判斷為ETS電源裝置24 V DC電源模塊故障，控制柜內(nèi)主板24 V DC失電，最終導(dǎo)致ETS裝置保護(hù)動(dòng)作，汽機(jī)跳閘。

2013-12-16T10:20，熱控人員更換ETS保護(hù)電源裝置備件，其型號(hào)和原電源裝置一致。更換后所有ETS保護(hù)電源裝置、控制柜信號(hào)指示均正常，ETS保護(hù)裝置恢復(fù)運(yùn)行。

3 原因分析

2008-12-26，3號(hào)機(jī)組ETS保護(hù)柜電源裝置曾在停機(jī)期間更換備件，其安裝運(yùn)行時(shí)間至事故發(fā)生時(shí)剛好5年整。備件型號(hào)為電源組件QH 204，設(shè)備廠家是汽輪機(jī)廠某公司。ETS保護(hù)裝置中1塊24 V DC電源模塊故障，由于受到底板上相互隔離二極管燒損反向?qū)ǎ硪粔K電源模塊受到?jīng)_擊，致使電源模塊帶載能力降低，電壓由正常時(shí)的24 V DC降為5 V DC。

由于機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行，電子設(shè)備逐漸老化、性能下降,且電源模塊安裝在封閉箱體里，導(dǎo)致電子元器件出現(xiàn)發(fā)熱、燒損故障。

ETS保護(hù)邏輯中，EH油、潤(rùn)滑油、真空保護(hù)信號(hào)，設(shè)置成雙通道，分成左、右2個(gè)通道，分別由4個(gè)檢測(cè)元件分布在2個(gè)通道上以檢測(cè)被監(jiān)視參數(shù)。只有2個(gè)通道同時(shí)檢測(cè)參數(shù)超過(guò)運(yùn)行極限時(shí)，才會(huì)通過(guò)PLC裝置發(fā)出停機(jī)信號(hào)。為了確保設(shè)備的安全性，ETS保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)為：當(dāng)保護(hù)控制柜電源裝置出現(xiàn)輸出24 V DC故障，導(dǎo)致ETS保護(hù)控制柜內(nèi)U 1，U 2，U 3信號(hào)輸入主板上24 V DC電源失去，無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)EH油、潤(rùn)滑油、真空保護(hù)信號(hào)進(jìn)行正常訪問(wèn)時(shí)，PLC裝置輸出跳閘信號(hào)，切斷AST電磁閥電源，汽機(jī)跳機(jī)。

4 暴露的問(wèn)題

4.1 設(shè)備壽命評(píng)估不準(zhǔn)確

熱控人員對(duì)3號(hào)機(jī)組ETS裝置等重要電子設(shè)備運(yùn)行壽命評(píng)估不準(zhǔn)確，對(duì)電子元器件的使用周期掌握不準(zhǔn)，無(wú)法判斷設(shè)備劣化趨勢(shì)，存在設(shè)備性能管控不足等問(wèn)題。

4.2 技術(shù)管理欠缺

技術(shù)培訓(xùn)工作不全面，員工對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行的DCS系統(tǒng)、ETS系統(tǒng)的運(yùn)行情況掌握不夠，未能完全掌握從事崗位的技術(shù)要求，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及排查故障能力欠缺；同時(shí)在故障發(fā)生時(shí)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)ETS裝置報(bào)警，未做到設(shè)備可靠性的可控、在控。

5 防范措施

5.1 ETS保護(hù)控制柜電源裝置改造

考慮到原電源裝置為封閉式、插拔式組裝，模塊輸入、輸出經(jīng)插針接觸，容易接觸不良，且電子元器件的可靠性較差，輸出電壓變化較大等因素，在2014年機(jī)組檢修中，將ETS保護(hù)電源裝置電源模塊更換為臺(tái)灣地區(qū)的明偉SDR-240-24模塊。該電源模塊采用道軌安裝技術(shù)，通過(guò)端子排硬接線，杜絕了原電源裝置的插針接觸不良引起的輸出斷路問(wèn)題。該新電源裝置有如下特點(diǎn)：

(1) 2路輸入交流電源可自動(dòng)切換，切換時(shí)不會(huì)引起ETS異常動(dòng)作；

(2) 2個(gè)直流24 V DC直流開(kāi)關(guān)電源模塊A，B組成1+1冗余模式，任一電源電壓低于20 V或高于30 V時(shí)，電源裝置報(bào)警；

(3) 2個(gè)直流24 V DC電源模塊A，B通過(guò)冗余模塊DR-RDN20輸出(見(jiàn)圖1)，該冗余模塊可將24 V DC電源模塊A，B的輸出經(jīng)1對(duì)二極管相互反向截止后并聯(lián)，輸出1路24 V DC電源至ETS保護(hù)控制柜。

圖1 新電源的裝置示意

(4) 2路交流電源中任一路失去，或A，B任一24 V DC電源模塊出現(xiàn)故障，都不影響ETS正常工作，提高了控制柜I/O卡件主板電源的可靠性。

5.2 加強(qiáng)備品備件管理

熱控人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)熱控系統(tǒng)設(shè)備的電源、控制卡件備品備件的管理工作。驗(yàn)收備品備件時(shí)，應(yīng)要求廠家提供使用備件的壽命或建議使用周期。對(duì)大修周期的設(shè)備，必須做好設(shè)備劣化趨勢(shì)評(píng)估。

5.3 強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)

加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)力度，提高員工的實(shí)際技能水平和處理缺陷能力。利用“走出去”制度，到設(shè)備廠家加強(qiáng)學(xué)習(xí)或聘請(qǐng)專家進(jìn)廠授課，安排技術(shù)人員參加專業(yè)研討會(huì)強(qiáng)化培訓(xùn)效果，提高員工的設(shè)備檢修維護(hù)能力。