某大型火電廠空預器停轉導致機組RB原因分析

王 偉

(淮浙煤電鳳臺發電分公司，安徽 淮南 232131)

0 設備概況

某大型火電廠1期2×630 MW超臨界機組鍋爐配套空預器為LAP13494/2200型三分倉容克式空氣預熱器。空預器采用下軸中心驅動方式，電驅動裝置配主、輔驅動電機，主、輔驅動電機啟動時為變頻調速啟動，配有變頻控制裝置。機組正常運行期間，由主驅動電機拖動空預器運行；當主驅動電機故障時，輔驅動電機將代替主驅動電機運行。同時，驅動系統還配置有氣動馬達，氣動馬達與主、輔驅動連鎖保護。當主、輔驅動電機同時故障或系統斷電時，氣源控制閥自動打開，由氣動馬達驅動空預器旋轉。主、輔驅動電機與減速箱之間采用尼龍柱銷聯軸器連接，氣動馬達采用超越離合器與減速箱連接。

1 事故經過

2013-07-26，某電廠2號機組AGC模式運行、CCS控制，機組負荷581 MW，總煤量255 t/h，給水1 871 t/h，2A，2B，2C，2D，2F磨煤機運行，2E磨煤機備用，2A，2B汽泵組運行，電泵備用。

當日23:00，運行操作員發現2B空預器出口煙氣溫度高達180 ℃，主驅動電流正常。操作員及時匯報值長、單元長，并投入空預器吹灰。空預器出口煙氣溫度持續升高，匯報網調后，運行人員退出機組AGC模式，在CCS方式下以15 MW/min的速率降負荷。

23:06，運行人員手動解除2B一次風機動葉自動，逐漸關小動葉開度。巡檢人員就地檢查，確認2B空預器并未發生二次燃燒。

23:08，2B空預器出口煙溫上升至300 ℃，運行人員手動依次停運2C，2A制粉系統，投入油槍和等離子點火系統助燃。

23:09，巡檢人員就地檢查，發現2B空預器轉子停轉，主驅動電機運行正常，電機聯軸器處有異常聲音。輔驅動電機無遠方啟動允許條件，運行人員遠方啟動氣動馬達，氣動馬達啟動失敗。

23:10，巡檢人員就地啟動2B空預器輔驅動電機，主驅動電機聯跳，輔驅動電機啟動失敗；手動啟動2B空預器氣動馬達，氣動馬達啟動失敗。檢修人員對2B空預器轉子手動盤車，此時轉子因局部受熱變形嚴重卡死，無法盤車。

23:12，2B送、引風機及一次風機經延時跳閘，機組RB動作正常。運行人員手動關閉2B空預器所有進出口擋板及送風機聯絡擋板，斷開2B空預器主、輔驅動電機電源及氣動馬達氣源，對2B空預器進行隔離檢查。

2 原因分析

2B空預器停運并做好隔離措施后，檢修人員對2B空預器的主/輔驅動電機控制系統、驅動電機聯軸器、減速箱、氣動馬達及其管道系統等進行了全面檢查和分析。

2.1 空預器轉子停轉原因分析

造成轉子停轉的直接原因是主驅動電機聯軸器的6根尼龍柱銷全部折斷。從尼龍柱銷磨損情況及折斷的截面特性分析，6根尼龍柱銷在運行過程中受到較大的剪切力，使尼龍柱銷中間部位首先開裂，隨著尼龍柱銷運行時間的延長，開裂部位逐漸擴展到橫截面的2/3，最終發生突發性折斷。

通過相關安裝數據測量，主驅動電機聯軸器對輪間隙測量數據 6—7 mm(標準值 3 mm)。過大的對輪間隙導致運行期間作用在尼龍柱銷上的剪切力遠遠大于標準間隙下的剪切力，致使聯軸器柱銷過早失效，導致空預器停轉事故發生。

2.2 空預器轉子停轉后DCS未發生報警原因分析

該廠空預器原設計帶有熱端扇形板調整裝置系統如圖1所示，在該系統中還設有轉子轉速監測裝置和空預器轉子停轉報警系統。機組正常運行中，若轉子轉速檢測裝置檢測到空預器轉速為0，則熱端扇形板調整裝置系統中的空預器轉子停轉報警系統會向DCS畫面發送轉子停轉報警信號。在2011年對2號機組空預器改造后，熱端扇形板調整裝置系統功能予以取消，轉子轉速監測裝置及扇形板自動跟蹤系統功能停用，并將空預器主、輔驅動電機的電流信號作為轉子事故停轉報警的信號源。

在此次事件中，2B空預器轉子發生停轉，但由于主驅動電機依然正常運行，電流值基本無變化，系統誤認為空預器運轉正常，從而導致DCS畫面并未出現轉子停轉報警，加之運行人員未及時發現轉子停轉故障，無法及時應急處置，在一定程度上導致了此次事故的發生。

2.3 輔驅動電機切換失敗原因分析

該電廠發生2B空預器轉子停轉，運行人員遠方啟動輔驅動電機失敗，隨后就地啟動輔驅動電機。根據邏輯，啟動輔驅動電機，主驅動電機聯跳正常。但輔驅動電機啟動失敗，從而導致2B送、引風機及一次風機經延時跳閘，機組RB動作。對輔驅動電機聯啟失敗原因檢查時，發現空預器變頻控制柜工作環境溫度高達46 ℃，已超過控制器(PLC)、變頻器的穩定工作極限溫度，導致切換過程中變頻器出現故障，輔驅動電機未能正常啟動，從而機組RB動作。

2.4 氣動馬達啟動失敗原因分析

對氣動馬達及其管道系統進行檢查，發現儀用氣母管壓力、氣動馬達及聯軸器、氣動馬達控制指令均正常。造成氣動馬達啟動失敗的根本原因在于氣動馬達氣源控制電磁閥故障。氣動馬達長期未投運，氣源控制電磁閥無法正常開啟，從而因氣動馬達缺少動力源而導致啟動失敗。

圖1 2B空預器熱端扇形板調節裝置系統示意

3 事故暴露出的問題

3.1 運行操作及巡檢人員經驗不足

運行人員發現2B空預器出口煙氣溫度異常升高，而未對空預器出口熱一次風溫度、二次風溫度的變化進行分析，導致空預器停轉未被及時發現；巡檢人員就地檢查2B空預器，能夠判斷空預器未發生二次燃燒，但卻不能發現空預器停轉的事實。這都反映出運行人員和巡檢人員在分析問題和檢查問題方面的經驗不足。如果能在2B空預器轉子停轉后第一時間正確判斷，并按正常操作程序將主驅動電機切換至輔驅動電機或啟動氣動馬達，此時因空預器轉子變形量較小，很大程度上能夠正常啟動2B空預器，從而避免RB事故的發生。

3.2 改造后轉子停轉報警信號源選取不當

該電廠空預器改造后，取消了熱端扇形板調整裝置系統功能，停用原設計的轉子轉速監測裝置及停轉報警系統，而將空預器主、輔驅動電機的電流信號作為轉子事故停轉報警的信號源，這種報警信號源的可靠性較差。

這種設置方式在一定程度上能夠起到監視空預器轉子是否正常運轉的作用，但并不科學，可靠性低。一旦發生聯軸器柱銷折斷、齒輪箱與空預器轉子聯軸器脫開等情況，就會有主/輔驅動電機保持正常運行、空預器轉子實際停轉事故的可能。因此，從可靠性角度出發，空預器原設計的空預器轉子轉速檢測裝置最為合理，可靠性更高。

3.3 控制系統的安全、穩定、可靠性較低

該電廠空預器主、輔驅動電機均采用變頻啟動方式，其變頻器對運行環境的要求較高，而現場的惡劣環境加大了變頻器的運行風險。一旦變頻器運行不良，將直接導致主/輔驅動電機切換失敗，造成空預器停轉的惡性事故。

同時，主/輔驅動電機控制系統及氣動馬達控制系統長期未進行聯鎖試驗，也會導致控制系統不能及時發現和消除安全隱患。

4 防范措施

4.1 加強技術培訓及事故應急演練

學習培訓期間，運行人員除加強對運行規程的學習外，還要對主要設備的結構及系統知識進行學習。運行人員不僅需要明白機組系統設備的正常運行操作，而且能夠從設備結構及系統配置上了解設備運行的原理、控制系統設置等方面的知識，為設備異常分析提供更廣闊的思路。除此之外，運行人員還須將理論學習與實際運行操作相結合，定期進行事故應急演練。充分利用仿真機的便利條件，不斷提高運行人員事故應急的分析能力和處理能力，為機組實際運行過程中的事故處理贏得先機，最大程度地降低事故所造成的損失。

4.2 加裝空預器轉子停轉報警系統

機組停機期間，重新在空預器主軸上加裝停轉報警裝置，并將轉子停轉報警系統接入集控室大屏報警，便于運行人員對空預器轉子運行情況進行實時監控。

4.3 改善空預器控制系統的運行環境

機組檢修期間，將空預器控制柜移至空曠、散熱性能較好的17 m平臺上，并在控制柜上加裝散熱風扇等裝置，改善變頻器的運行環境。

4.4 加強控制系統聯鎖試驗

利用機組停機機會，對所有空預器的主/輔驅動電機、氣動馬達進行聯鎖試驗，消除系統隱患，確保控制系統運行正常。

1 劉云杰，趙松林．600 MW超臨界機組RB動作異常分 析[J]．電力安全技術，2012，14(8):51-53.

2 高天云．2011年度上海地區發電機組減負荷運行情況分 析[J]．電力安全技術，2012，14(6):24-26.