2015年浙江省發(fā)電廠典型熱控故障異常分析與建議

丁俊宏，丁寧，蘇燁，王蕙

（國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

2015年浙江省發(fā)電廠典型熱控故障異常分析與建議

丁俊宏，丁寧，蘇燁，王蕙

（國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

對浙江省火力發(fā)電廠2015年因熱控原因引起的機(jī)組跳閘異常事件進(jìn)行了歸類統(tǒng)計(jì)和分析，從提高熱控自動化系統(tǒng)的可靠性著手，在提高熱控硬件設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備的可靠性、完善控制系統(tǒng)邏輯和制定有效的技術(shù)管理措施方面提出了建議。

熱工；考核；故障原因；建議

根據(jù)各發(fā)電廠監(jiān)督工作上報(bào)統(tǒng)計(jì)，2015年浙江省發(fā)生22起設(shè)備二類及以上安全生產(chǎn)考核故障，收集上報(bào)相關(guān)設(shè)備異常49起，與2014年的故障異常事件統(tǒng)計(jì)情況相比，二類及以上故障發(fā)生次數(shù)有所增加，見表1。故障主要特點(diǎn)是新建機(jī)組發(fā)生故障有所減少，部分機(jī)組控制系統(tǒng)部件老化。對典型故障異常進(jìn)行原因分析，總結(jié)故障處理的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并制定相應(yīng)的反事故預(yù)防措施，可以供同類電廠借鑒，避免類似事件的重復(fù)發(fā)生。

1 故障異常分析

2015年熱工二類以上障礙以及典型故障可以分為控制系統(tǒng)硬件和軟件故障、熱工電源故障、控制邏輯不完善、現(xiàn)場設(shè)備故障、檢修維護(hù)不當(dāng)?shù)?種類型。

1.1 系統(tǒng)軟硬件故障

案例1（ABB控制系統(tǒng)）：2015年3月12日，某300 MW機(jī)組運(yùn)行中四抽電動門突關(guān)，四抽多個抽氣逆止門和疏水門同時動作，相關(guān)閥門控制均在PCU21柜M9控制器。3月23日再次出現(xiàn)四抽3個疏水閥同時打開的情況，并且無相關(guān)報(bào)警記錄。通過邏輯分析確定由于PCU21柜內(nèi)M7控制器通信送至M9的“負(fù)荷低于20%”信號動作造成閥門聯(lián)鎖誤動。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)控制器通信版本混用，通信負(fù)荷率瞬間峰值或干擾時可能引起信號傳輸錯誤突變。

表1 2014年、2015年熱工故障異常事件統(tǒng)計(jì)

案例2（ABB控制系統(tǒng)）：2015年6月29日，某發(fā)電廠4號機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行中出現(xiàn)循環(huán)水泵遠(yuǎn)程I/O柜出現(xiàn)模件狀態(tài)報(bào)警和信號壞質(zhì)量報(bào)警，循泵A/B出口蝶閥全關(guān)，造成凝汽器真空低低保護(hù)動作引起機(jī)組跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)循環(huán)水泵遠(yuǎn)程I/O柜模件機(jī)籠局部電路板腐蝕，導(dǎo)致遠(yuǎn)程柜與本地控制器通信異常，部分DO指令誤發(fā)。更換ABB DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程柜RIO卡件所在的MMU機(jī)籠后，通信恢復(fù)正常。

案例3（和利時控制系統(tǒng)）：2015年5月23日，某發(fā)電廠1號機(jī)組運(yùn)行中1A/1B小機(jī)（給水泵汽輪機(jī)）指令迅速下降引起小機(jī)轉(zhuǎn)速隨即下降，給水流量由618.17 t/h降至31.7 t/h，汽包水位最低下降至-220.69 mm后由運(yùn)行人員操作緩慢回升。分析認(rèn)為19號冗余控制器中2個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)手操器的模式不一致，在主從控制器切換時小機(jī)轉(zhuǎn)速指令發(fā)生了跳變。

案例4（OVATION控制系統(tǒng)）：2015年1月23日，某發(fā)電廠2號機(jī)組負(fù)荷560 MW運(yùn)行中轉(zhuǎn)速偏差大報(bào)警，2A汽動給水泵跳出轉(zhuǎn)速自動，轉(zhuǎn)速快速下降。分析認(rèn)為2A小機(jī)MEH（小型汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)）控制器運(yùn)算出錯，導(dǎo)致2A小機(jī)控制方式切手動，閥門指令由20.839突變至4.755，引起轉(zhuǎn)速突降。

1.2 熱工電源故障

案例1：2015年1月14日，某發(fā)電廠660 MW機(jī)組汽門電磁閥同時動作，高、中壓主汽門以及調(diào)門自動關(guān)閉，造成負(fù)荷急劇下降引起機(jī)組跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)報(bào)警畫面中“電源L+B”報(bào)警；L+A和L+C對應(yīng)電源監(jiān)視繼電器指示正常；L+B回路電源監(jiān)視繼電器無指示，回路無供電。由于每組電磁閥采用V03和V04供電回路冗余供電，V03由L+A和L+B構(gòu)成，V04由L+B和L+C構(gòu)成，正常情況下L+B單路電源失去不會引起電磁閥失電動作。檢查發(fā)現(xiàn)由于超速保護(hù)裝置電源回路的端子開路，引起L+B回路失電，V03和V04供電回路上的二極管實(shí)際容量不足，造成回路過載運(yùn)行，二極管發(fā)熱擊穿，電源輸出端無電壓。如圖1、圖2所示。

案例2：2015年10月29日，某發(fā)電廠6號機(jī)組運(yùn)行中MTSI（給水泵汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)）電源故障報(bào)警，2臺小機(jī)由于軸向位移高保護(hù)動作跳閘，機(jī)組MFT（主燃料跳閘）動作。對故障電源模塊檢測后發(fā)現(xiàn)脈寬調(diào)制芯片供電電容老化，分析認(rèn)為一路UPS電源故障把本路RPS6U電源模塊燒毀后，由于另外一路RPS6U模塊老化造成帶負(fù)載能力下降，負(fù)荷的瞬間上升把該路模塊燒毀，最終芯片供電不足無法正常運(yùn)行。

圖1 V04輸出端子套管燒焦

圖2 V03和V04內(nèi)部二極管已熔斷

1.3 控制邏輯不完善

案例1：2015年3月3日，某發(fā)電廠3號機(jī)組在啟動過程中突發(fā)分離器液位高導(dǎo)致機(jī)組MFT動作。檢查發(fā)現(xiàn)分離器下降管出口溫度信號故障突變，引起分離器液位信號從8.3 m突升至15.2 m，造成MFT誤動。事后完善了分離器液位計(jì)算邏輯，并計(jì)劃增加溫度測點(diǎn)構(gòu)成冗余測量方式。

案例2：2015年7月29日，某發(fā)電廠4號機(jī)組帶370 MW負(fù)荷運(yùn)行中，汽包水位信號異常升高，最終汽包水位高高鍋爐MFT。檢查發(fā)現(xiàn)由于配合機(jī)組性能試驗(yàn)，熱控人員現(xiàn)場拆除主蒸汽溫度元件后，導(dǎo)致主蒸汽溫度信號迅速下降。由于主蒸汽流量計(jì)算采用了主蒸汽溫度修正，主蒸汽溫度信號快速下降使主蒸汽流量顯示值急速上升，而實(shí)際蒸汽流量未增加，最終導(dǎo)致汽包水位高高。

案例3：2015年4月16日，某燃機(jī)電廠9號機(jī)組凝汽器液位低低開關(guān)誤動造成凝結(jié)水泵跳閘，同時邏輯條件禁止備用凝結(jié)水泵的啟動，最終導(dǎo)致凝汽器水位高高保護(hù)動作引起機(jī)組跳閘。分析認(rèn)為凝汽器液位低低開關(guān)接入凝結(jié)水泵電氣回路的單點(diǎn)保護(hù)，運(yùn)行中單點(diǎn)信號動作造成聯(lián)鎖功能異常。

1.4 現(xiàn)場設(shè)備故障

案例1：2015年3月12日，某發(fā)電廠4號機(jī)組B凝結(jié)水泵跳閘，經(jīng)檢查為除氧器上水主調(diào)門前電動門故障引起。事后檢查發(fā)現(xiàn)該電動門電源板上有燒痕，設(shè)備廠家認(rèn)為電源板供電異常造成固態(tài)繼電器異常翻轉(zhuǎn)。電動門在該時段自發(fā)關(guān)閉后打開，B凝結(jié)水泵出口流量低，再循環(huán)門未能及時開到80%，造成凝結(jié)水泵B保護(hù)跳閘。

案例2：2015年7月28日，某9E燃機(jī)運(yùn)行中，余熱鍋爐煙氣擋板由100%直接關(guān)到0%，多次操作開啟指令擋板均不動作。檢查分析發(fā)現(xiàn)余熱鍋爐擋板跳閘電磁閥線圈短路，導(dǎo)致?lián)醢逡簤赫疽簤河陀蛪簾o法建立，煙氣擋板突然關(guān)閉。

案例3：2015年4月11日某發(fā)電廠1號機(jī)組負(fù)荷624 MW運(yùn)行中，1A小機(jī)轉(zhuǎn)速偏差大跳閘，機(jī)組RB（機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷）動作，檢查歷史曲線發(fā)現(xiàn)1A小機(jī)轉(zhuǎn)速測點(diǎn)1和3測量同時失準(zhǔn)引起。分析認(rèn)為1A小機(jī)磁阻式轉(zhuǎn)速探頭1和探頭3在3 400～3 900 r/min區(qū)域間抗干擾能力差，并且畫面報(bào)警設(shè)置不完善，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速測點(diǎn)1波動未及時發(fā)現(xiàn)。

案例4：2015年5月28日，某發(fā)電廠1號機(jī)組1 030 MW負(fù)荷運(yùn)行中，1B小機(jī)連桿固定處螺絲松動造成1B小機(jī)調(diào)門反饋突變，如圖3所示。伺服卡發(fā)出關(guān)小1B小機(jī)調(diào)門的指令，1B小機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速下降，CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）運(yùn)算輸出的1B小機(jī)轉(zhuǎn)速指令升高。最終1B小機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與CCS指令偏差大于2 000 r/min，汽泵無出力跳閘保護(hù)動作，觸發(fā)汽泵跳閘RB動作。

案例5：2015年9月15日，某發(fā)電廠5號燃機(jī)啟動后，由于20CB-1閥門閥桿卡澀，閥桿無法完全打開，使啟動線圈一直處于得電狀態(tài)，電氣回路長期大電流運(yùn)行，延時FU7熔斷器燒毀，引起機(jī)組負(fù)荷在12 MW時燃機(jī)4個防喘放氣閥無法關(guān)閉，觸發(fā)自動減負(fù)荷邏輯，自動減負(fù)荷至發(fā)電機(jī)開關(guān)解列。

1.5 檢修維護(hù)不到位

圖3 1B小機(jī)連桿固定處螺絲松動

案例1：2015年4月20日，某發(fā)電廠1號機(jī)組進(jìn)行汽機(jī)高壓主汽門活動性試驗(yàn)過程中，運(yùn)行人員按操作票要求執(zhí)行到1號高壓主汽門全關(guān)步驟時，機(jī)組跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)由于2號主汽門的全關(guān)行程開關(guān)內(nèi)積水，造成該全關(guān)信號一直處于動作狀態(tài)。當(dāng)試驗(yàn)中1號高壓主汽門實(shí)際全關(guān)后，2個高壓主汽門關(guān)閉信號同時處于動作狀態(tài)，滿足機(jī)組再熱器保護(hù)條件，機(jī)組發(fā)生MFT。

案例2：2015年4月22日，某發(fā)電廠2A磨煤機(jī)一次風(fēng)量2個測點(diǎn)信號偏差大。就地拆卸接頭檢查儀表管路，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部積灰較多，吹掃后，測點(diǎn)測量值恢復(fù)正常。分析維護(hù)記錄發(fā)現(xiàn)風(fēng)量信號偏差大的情況約每周出現(xiàn)1次，且均為儀表管堵塞導(dǎo)致。說明定期吹掃處理周期不合理。

案例3：2015年6月9日，某發(fā)電廠4號機(jī)組檢修后機(jī)組啟動過程中，4C電動引風(fēng)機(jī)跳閘引起RB動作。檢查發(fā)現(xiàn)RB邏輯中引風(fēng)機(jī)跳閘“三取二”功能塊計(jì)算異常引起，由于檢修中對DCS系統(tǒng)邏輯進(jìn)行了修改完善，但未對該RB邏輯進(jìn)行邏輯模擬驗(yàn)證。再次邏輯修改后對控制器分別進(jìn)行清空下裝處理后正常。

案例4：2015年1月17日，某發(fā)電廠3號機(jī)組3A小機(jī)低壓調(diào)門關(guān)閉，給水流量突降，3A汽泵轉(zhuǎn)速由5 690 r/min快速下降，手動打閘3A汽泵，機(jī)組RB。檢查發(fā)現(xiàn)3A小機(jī)低壓調(diào)門伺服裝置控制信號航空插座螺口變形，插頭未擰到位，運(yùn)行中因持續(xù)振動插頭觸點(diǎn)松脫，控制信號丟失造成調(diào)門快速關(guān)閉。

2 提高熱控系統(tǒng)可靠性的預(yù)控措施

（1）梳理統(tǒng)計(jì)ABB DCS系統(tǒng)控制器通信版本的，對不同通信版本共用的控制機(jī)柜配置進(jìn)行完善。對重要保護(hù)信號在源端和接收端增加并列通信點(diǎn)，在接收端將通信點(diǎn)相與或者三取二后再作為聯(lián)鎖保護(hù)信號。

（2）評估完善外圍遠(yuǎn)程站設(shè)備的更新升級周期，消除卡件或通信接口設(shè)備老化造成的故障隱患。停機(jī)時對DCS系統(tǒng)的背板、模件外觀進(jìn)行全面檢查，對存在的局部腐蝕等情況的MMU背板和模件及時進(jìn)行更換。做好各臺機(jī)組模件的更換記錄，通過統(tǒng)計(jì)分析對部件壽命進(jìn)行預(yù)估。

（3）在組態(tài)設(shè)計(jì)中考慮將冗余配置的系統(tǒng)及各自輔助設(shè)備邏輯功能分配在不同的控制器中。案例2中2臺循泵的控制在同一控制器中，且遠(yuǎn)程柜與本柜通過一對模件通信。一旦通信模件或其所在的MMU故障，2臺循泵都將失去控制和監(jiān)視。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行電源設(shè)備巡檢制度，定期對DCS電源柜、電動門電源柜和儀表電源柜等進(jìn)行紅外測溫檢查，建立臺賬記錄。加強(qiáng)外圍熱控系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境維護(hù)，確保DCS遠(yuǎn)程站以及PLC控制站等電源設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

（5）梳理重要系統(tǒng)的電源異常報(bào)警設(shè)置，完善系統(tǒng)大屏報(bào)警功能，及時將熱控系統(tǒng)單路電源異常信息提供給熱控維護(hù)人員，提高熱工電源故障報(bào)警及時性。

（6）檢修中對TSI系統(tǒng)電源進(jìn)行冗余功能檢查，確保電源模塊的輸出電壓及功率滿足設(shè)備運(yùn)行需要；完善TSI系統(tǒng)硬件配置，考慮將2臺小機(jī)的TSI框架獨(dú)立設(shè)置。

（7）梳理機(jī)組主重要調(diào)節(jié)保護(hù)信號的修正邏輯，優(yōu)化修正信號取信方式，提高主蒸汽溫度取信可靠性，重要信號應(yīng)采用3取2邏輯配置。

（8）對在DCS系統(tǒng)和電氣回路中重復(fù)設(shè)置的聯(lián)鎖保護(hù)條件進(jìn)行梳理，取消不必要的重復(fù)保護(hù)。對必需的電氣回路的單點(diǎn)信號應(yīng)增加證實(shí)條件，提高信號可靠性。

（9）做好設(shè)備改造前的圖紙和邏輯審查，重要信號如磨煤機(jī)減速器溫度測點(diǎn)等，需設(shè)計(jì)接入DCS系統(tǒng)，以便于顯示和控制。

（10）做好現(xiàn)場設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)分析，利用檢修機(jī)會，對出現(xiàn)故障同類電動門的電源板和控制板進(jìn)行全面檢查，及時更換可能故障的板卡。

（11）采用抗干擾性能好的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器，啟動過程中重點(diǎn)檢查冗余轉(zhuǎn)速信號，完善轉(zhuǎn)速信號故障報(bào)警設(shè)置。

（12）重視設(shè)備使用前的檢查測試，避免運(yùn)行中設(shè)備出現(xiàn)故障異常情況。適當(dāng)縮短老舊電磁閥回路和動作試驗(yàn)檢修周期，確保電磁閥正常可用。

（13）梳理完善現(xiàn)有機(jī)組在線試驗(yàn)允許條件，在機(jī)組設(shè)備或相關(guān)熱工信號不處于試驗(yàn)前的正常狀態(tài)時，應(yīng)閉鎖執(zhí)行在線試驗(yàn)指令；DCS和DEH等熱控系統(tǒng)中用于機(jī)組保護(hù)的重要信號應(yīng)增加顯示報(bào)警和歷史記錄功能。

（14）加強(qiáng)對熱工現(xiàn)場設(shè)備漏水積水防護(hù)的規(guī)范性檢查，對電纜入口朝向不合理的行程開關(guān)進(jìn)行位置調(diào)整或防護(hù)，消除滲漏隱患；做好熱工設(shè)備及取樣管路防凍工作，特別是儀表柜入口部位的局部保溫。

（15）加強(qiáng)現(xiàn)場安裝的監(jiān)督檢查，及時發(fā)現(xiàn)安裝隱患，做好熱工現(xiàn)場設(shè)備的日常巡查。對存在振動磨損的儀表管建立檢查臺賬，分析薄弱點(diǎn)，在機(jī)組檢修中更換；通過日常檢查及時發(fā)現(xiàn)連桿斷裂隱患，完善固定方式。

（16）熱控人員在對邏輯修改后，應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行靜態(tài)檢查、聯(lián)鎖試驗(yàn)，確保邏輯功能符合要求。編寫完善系統(tǒng)組態(tài)下裝和備份操作卡，通過實(shí)操演練提高熱控人員的維護(hù)操作能力。

3 結(jié)語

通過對2015年浙江省發(fā)電機(jī)組熱控系統(tǒng)故障案例的分類分析，總結(jié)了提高熱控系統(tǒng)可靠性的事故預(yù)控措施。針對控制系統(tǒng)老化和電源故障情況需要及時開展系統(tǒng)設(shè)備的升級改造。熱工現(xiàn)場設(shè)備故障及檢修維護(hù)不當(dāng)原因造成的故障增多，說明熱控系統(tǒng)完善和設(shè)備管理水平提升方面仍有較多的工作需要進(jìn)一步開展。

[1]孫長生，朱北恒，尹峰，等.火電廠熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預(yù)控[M].北京：中國電力出版社，2010.

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（本文編輯：張彩）

Analysis and Suggestion of Typical Thermal Control Faults and Abnormalities of Power Plants in Zhejiang Province in 2015

DING Junhong，DING Ning，SU Ye，WANG Hui
（State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

This paper classifies and analyzes unit tripping abnormalities caused by thermal control of coal fired power plant in Zhejiang province in 2015.In view of reliability improvement of thermal control automation system，the paper brings forward some suggestions on improving hardware reliability of thermal control system，perfecting control system logic as well as laying out effective technical management measures.

thermal engineering；check；failure cause；suggestion

TK37

B

1007-1881（2017）01-0027-04

2016-10-10

丁俊宏（1974），男，高級工程師，從事熱工自動化技術(shù)管理、熱工測量及熱工保護(hù)可靠性研究。