一起引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)消失導(dǎo)致機(jī)組RB動(dòng)作的事件分析

秦卓欣

（山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長治 046021）

一起引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)消失導(dǎo)致機(jī)組RB動(dòng)作的事件分析

秦卓欣

（山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長治 046021）

本文分析了一起火電廠引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)消失導(dǎo)致機(jī)組 RB動(dòng)作的事件，介紹了ACS5000變頻器故障分析的方法，得出了控制柜內(nèi)DO820模塊內(nèi)部電子元器件老化或故障是導(dǎo)致變頻器運(yùn)行信號(hào)消失，設(shè)備停運(yùn)的直接原因。結(jié)合變頻器反饋信號(hào)與DCS邏輯的配合關(guān)系，對(duì)變頻器在發(fā)電廠應(yīng)用中的注意事項(xiàng)提出了建議。

ACS5000變頻器；DO820模塊；反饋信號(hào)；DCS邏輯

2015年3月，某火電廠#4機(jī)組運(yùn)行中突發(fā)42送風(fēng)機(jī)、42引風(fēng)機(jī)跳閘，機(jī)組RB動(dòng)作。該機(jī)組容量為600MW，鍋爐為上海鍋爐股份有限公司亞臨界一次中間再熱強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，主要輔機(jī)有兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)、6臺(tái)磨煤機(jī)等。其中，引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)各由一臺(tái)ABB ACS5000型變頻器供電，DCS采用引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)聯(lián)動(dòng)的RB邏輯。

1　故障過程

2015年3月6日21時(shí)許，#4機(jī)組負(fù)荷554MW，42送風(fēng)機(jī)、42引風(fēng)機(jī)變頻器跳閘，機(jī)組RB動(dòng)作聯(lián)跳45磨煤機(jī)、46磨煤機(jī)，降負(fù)荷至340MW，就地檢查42送風(fēng)機(jī)、45磨煤機(jī)、46磨煤機(jī)10kV高壓側(cè)開關(guān)確斷，42引風(fēng)機(jī)變頻器10kV高壓側(cè)開關(guān)合閘，變頻器處于待機(jī)狀態(tài)，運(yùn)行記錄顯示為遠(yuǎn)方停機(jī)，無其他異常告警記錄。

2　引風(fēng)機(jī)變頻器簡介

2.1變頻器簡介

ACS5000是 ABB的大功率中壓變頻器產(chǎn)品，基于新一代功率半導(dǎo)體器件 IGCT技術(shù)和電壓源型九電平無熔斷器（VSI-MF）設(shè)計(jì)，使其具有與生俱來的高可靠性。且基于直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)，可根據(jù)工藝的需求提供精確的速度和轉(zhuǎn)矩控制。該變頻器還具有電動(dòng)機(jī)辨識(shí)、主電源失電跨越、磁通優(yōu)化、跟蹤起動(dòng)、臨界轉(zhuǎn)速等特殊功能，同時(shí)保留了傳統(tǒng)的工頻運(yùn)行控制方案。

ACS5000的功率范圍達(dá)24000kW，最高可輸出6.9kV，采用三角形連接后可輸出 10kV，其具有多種現(xiàn)場總接口，可通過常規(guī)的硬線 I/O口實(shí)現(xiàn)全面遠(yuǎn)程操作［1-2］。

變頻器與DCS的接口信號(hào)主要有：

1）開關(guān)量輸入：起動(dòng)、停止、急停等信號(hào)。

2）開關(guān)量輸出：變頻器高壓就緒、變頻器運(yùn)行、變頻器報(bào)警、變頻器故障、變頻器停止、高壓合閘允許、變頻器控制在遠(yuǎn)方。

3）模擬量輸入：頻率調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)速給定）。

4）模擬量輸出：輸出頻率、輸出電流。

隨機(jī)選擇該院手術(shù)治療的88例老年糖尿病患者為研究對(duì)象，患者均符合WHO1999年糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)且均為2型糖尿病，均符合相應(yīng)手術(shù)指征，無麻醉藥物過敏者，術(shù)前均應(yīng)用胰島素或口服藥物進(jìn)行降糖治療。按照隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為兩組。

2.2引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行方式

每臺(tái)變頻器配有一套工變頻切換柜，引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)可由 10kV高壓廠用母線接帶，也可經(jīng)工變頻切換刀閘由變頻器接帶。工變頻切換刀閘相互機(jī)械閉鎖，刀閘輔助接點(diǎn)送至DCS反映工變頻狀態(tài)，接線關(guān)系如圖1所示。

圖1　引風(fēng)機(jī)變頻器工變頻切換回路

3　動(dòng)作原因分析

3.1過程分析

事故發(fā)生后調(diào)取 DCS畫面相關(guān)輔機(jī)運(yùn)行信號(hào)反饋、動(dòng)作邏輯進(jìn)行檢查，結(jié)果顯示42引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)突然消失約 0.5s，聯(lián)跳 42送風(fēng)機(jī)；42送風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)消失，聯(lián)跳 42引風(fēng)機(jī)變頻器、45磨煤機(jī)、46磨煤機(jī)。就地檢查 42引風(fēng)機(jī)變頻器高壓側(cè)開關(guān)合閘，處于待機(jī)狀態(tài)，無故障報(bào)警，無法解釋變頻器運(yùn)行信號(hào)消失 0.5s。運(yùn)行信號(hào)消失的原因可能有變頻器輸出消失、信號(hào)電纜斷開、接線端子接觸不良、電磁干擾、DCS開關(guān)量采集板故障等。逐一對(duì)上述情況進(jìn)行檢查：

1）就地檢查引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)為一DO820開關(guān)量輸出模塊反饋至DCS，變頻器運(yùn)行時(shí)運(yùn)行信號(hào)閉合，停止時(shí)打開，該模塊電源指示燈正常，故障燈滅、各開關(guān)量輸出指示燈正常，排除該模塊的問題。

2）懷疑信號(hào)電纜出現(xiàn)斷裂或接觸不良，檢查變頻器運(yùn)行信號(hào)電纜絕緣、通斷正常，各螺絲緊固。

3）檢查DCS側(cè)屏蔽接地良好，排除電磁干擾問題。

4）檢查DCS開關(guān)量采集板件，板件輸出電壓正常，通過在板件上短接變頻器運(yùn)行信號(hào)，DCS顯示正常，排除DCS板件采集故障。

經(jīng)過上述檢查，仍然無法找到運(yùn)行信號(hào)消失0.5s的原因，再次檢查引風(fēng)機(jī)變頻器至DCS所有反饋信號(hào)，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制允許信號(hào)在同時(shí)間段內(nèi)也消失0.5s，上述信號(hào)動(dòng)作情況如圖2所示。

圖2　42送風(fēng)機(jī)及42引風(fēng)機(jī)變頻器信號(hào)反饋

分析遠(yuǎn)方/就地反饋信號(hào)與運(yùn)行信號(hào)同時(shí)消失，又同時(shí)恢復(fù)的原因，檢查發(fā)現(xiàn)變頻器處遠(yuǎn)方/就地信號(hào)與變頻器運(yùn)行信號(hào)為同一開出模塊DO820輸出，如圖3所示。

DO820的輸出分別為DO1（變頻器停止）、DO2（變頻器待機(jī)）、DO3（變頻器運(yùn)行）、DO4（變頻器輕故障）、DO5（變頻器故障）、DO6（本地/遠(yuǎn)方控制）、DO7（允許高壓開關(guān)合閘）、DO8（備用），正常運(yùn)行時(shí)DO3、DO6輸出接點(diǎn)閉合［3］。由于DO3、DO6信號(hào)同時(shí)消失，因此判斷DO820模塊瞬時(shí)失電導(dǎo)致閉接點(diǎn)打開致使運(yùn)行信號(hào)、遠(yuǎn)方信號(hào)消失。

圖3　DO820模塊輸出信號(hào)

3.2動(dòng)作原因

因變頻器控制器無任何故障記錄，為模擬故障現(xiàn)象，在變頻器待機(jī)狀態(tài)下瞬時(shí)拔下再插上DO820模塊，模塊電源指示燈熄滅，各開出信號(hào)指示燈熄滅，用萬用表測量閉合接點(diǎn) DO2（變頻器待機(jī)）、DO6（本地/遠(yuǎn)方控制）打開，DCS畫面顯示待機(jī)信號(hào)消失、遠(yuǎn)方控制信號(hào)消失，但變頻器控制器無故障記錄，變頻器依舊為待機(jī)狀態(tài)。再次拔下DO820模塊未恢復(fù)，約2s后控制器發(fā)模塊通信故障。由此得出故障原因?yàn)镈O820模塊瞬時(shí)失電，變頻器運(yùn)行信號(hào)消失聯(lián)跳 42送風(fēng)機(jī)，42送風(fēng)機(jī)跳閘進(jìn)一步引起42引風(fēng)機(jī)、45磨煤機(jī)、46磨煤機(jī)跳閘。

DO820模塊瞬時(shí)失電的原因如下。

1）變頻器控制部分的供電：雙電源（公用 PC段、鍋爐雙電源MCC段）經(jīng)切換裝置給外設(shè)UPS供電，UPS輸出經(jīng)變頻器內(nèi)部整流變壓器輸出280V直流電，通過電源模塊供給DO820等控制模塊。通過分析，控制部分的供電可靠性很高，且出現(xiàn)瞬時(shí)失電的模塊為個(gè)例，排除電源故障的原因。

2）該機(jī)組于2008年5月正式投產(chǎn)，現(xiàn)已運(yùn)行7年之久，DO820模塊自身電子元器件老化或故障，應(yīng)是導(dǎo)致其瞬時(shí)失電、運(yùn)行不可靠的原因。

4　預(yù)防措施

4.1引風(fēng)機(jī)變頻器聯(lián)跳送風(fēng)機(jī)邏輯分析

為防止此類事件再次發(fā)生，分析引風(fēng)機(jī)變頻器聯(lián)跳送風(fēng)機(jī)DCS邏輯：引風(fēng)機(jī)高壓側(cè)開關(guān)合閘、變頻器轉(zhuǎn)速大于25、引風(fēng)機(jī)處于變頻狀態(tài)、引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)4個(gè)條件同時(shí)滿足，判斷為變頻器運(yùn)行；其中一個(gè)條件不滿足，判斷為引風(fēng)機(jī)變頻器停止，停止信號(hào)取反后送至聯(lián)跳送風(fēng)機(jī)邏輯，如圖 4所示。另外，引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)取反與引風(fēng)機(jī)變頻狀態(tài)相與后構(gòu)成變頻運(yùn)行狀態(tài)消失送至聯(lián)跳送風(fēng)機(jī)邏輯。

圖4　引風(fēng)機(jī)聯(lián)跳送風(fēng)機(jī)邏輯

逐一分析4個(gè)信號(hào)，高壓側(cè)開關(guān)合閘狀態(tài)為斷路器輔助接點(diǎn)，變頻狀態(tài)為切換刀閘輔助接點(diǎn)，均為機(jī)械結(jié)構(gòu)，運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生接點(diǎn)變位，變頻器轉(zhuǎn)速大于25為模擬量判斷，比較可靠，而變頻器運(yùn)行狀態(tài)為DO820模塊帶電時(shí)輸出接點(diǎn)閉合，若模塊瞬時(shí)失電會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行信號(hào)消失，DCS判斷為引風(fēng)機(jī)變頻器停止而聯(lián)跳其他設(shè)備。

4.2處理方法

1）為防止此類事件再次發(fā)生，對(duì)引風(fēng)機(jī)變頻器聯(lián)跳送風(fēng)機(jī)DCS跳閘邏輯進(jìn)行優(yōu)化，將引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)取反改為停止信號(hào)取反，機(jī)組運(yùn)行中停止信號(hào)為0，取反為1，發(fā)生模塊瞬時(shí)失電的情況后，停止信號(hào)仍為 0，不會(huì)造成誤判導(dǎo)致變頻器停止運(yùn)行。當(dāng)機(jī)組故障或正常停運(yùn)時(shí)，停止信號(hào)為 1，取反后為0，DCS邏輯判斷變頻器停止，相關(guān)邏輯可正常執(zhí)行，不會(huì)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生影響。

2）利用設(shè)備停運(yùn)機(jī)會(huì)，對(duì)同類型變頻器的DO820模塊進(jìn)行整體更換。同時(shí)，變頻器已運(yùn)行 7年之久，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行設(shè)備劣化分析，梳理影響設(shè)備運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵器件，及時(shí)更換。

5　結(jié)論

ACS5000變頻器控制柜內(nèi) DO820模塊內(nèi)部電子元器件老化或故障是導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)消失、機(jī)組RB動(dòng)作的直接原因。

變頻器反饋信號(hào)與DCS邏輯的分析表明：控制回路采用閉接點(diǎn)設(shè)計(jì)，即通過繼電器閉合下發(fā)設(shè)備運(yùn)行、停止指令，當(dāng)控制器掉電或輸出繼電器故障時(shí)首先保證自身設(shè)備跳閘［4］。進(jìn)口設(shè)備這種設(shè)計(jì)理念不滿足國內(nèi)發(fā)電廠首先保證主設(shè)備可靠運(yùn)行的要求。本文根據(jù)電廠實(shí)際運(yùn)行情況優(yōu)化了相應(yīng)設(shè)備的控制邏輯，提高了可靠性。

［1］ 官二勇， 彭勁濤， 金石， 等. ABB ACS5000中壓變頻器在重慶市華能珞璜電廠的應(yīng)用分析［J］. 電氣應(yīng)用，2009， 28（1）： 72-76.

［2］ 楊成武， 滿濱， 朱偉， 等. ACS5000變頻器的應(yīng)用維護(hù)［J］. 水泥， 2014（12）： 58-59.

［3］ ABB. ACS5000變頻器用戶手冊(cè)［M］. 瑞士： ABB，2008.

［4］ 李呈斌. 羅賓康完美無諧波變頻器升級(jí)調(diào)試［J］. 變頻器世界， 2007（6）： 110-114.

Analysis of Unit RB Caused by the Disappearance of Operation Signal of Induced Draft Fan Frequency Inverter

Qin Zhuoxin
（Shanxi Zhangshan Electric Power Co.， Ltd， Changzhi， Shanxi 046021）

This paper analyzes the unit RB event caused by the disappearance of operation signal of thermal induced draft fan frequency inverter. ACS5000 converter fault analysis method is introduced. It is concluded that electronic components aging or failure inside DO820 module in control cabinet is lead to frequency converter operation signal disappearance and equipment shutdown. Combined with the matching relationship of frequency converter feedback signal and DCS logic， the matters of attention in the application of inverter in the power plant are proposed.

ACS5000 frequency converter； DO820 module； feedback signal； DCS logic

秦卓欣（1985-），女，山西長治人，碩士研究生，工程師，主要從事電廠電氣設(shè)備管理與維護(hù)工作。