某1 000 MW機組鍋爐空預器跳閘原因分析及處理措施

韓麗娜，李紹剛

(華電萊州發電有限公司，山東 萊州 261400)

1 機組及空氣預熱器概況

華電萊州發電有限公司一期工程為2臺1 000 MW燃煤機組，鍋爐為單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、運轉層以上露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、Π型高效超超臨界參數變壓直流爐[1]。采用LAP17286/2250型三分倉轉子回轉再生式空氣預熱器(以下簡稱空預器)，電動機功率22 kW，額定電流45 A。

空預器分為甲、乙兩側，每一側空預器分別由獨立的驅動裝置驅動。為提高空預器運行的可靠性，每一側空預器的驅動裝置都由主驅動和副驅動組成，主、副驅動均為變頻啟動方式。正常運行情況下由主驅動拖動空預器運行，在主驅動故障時副驅動將代替主驅動運行。主驅動、副驅動聯鎖保護，分別采用不同的供電電源。

主驅動和副驅動分別由控制柜內的2臺同型號變頻器(inv1，inv2)啟動。完成啟動過程后，主、副驅動的電機將自動切換到工頻電源運行。副驅動在清洗模式下一直由變頻器VF2拖動，不切換到工頻電網。

為提高空預器運行的可靠性，驅動系統配置有氣動馬達。當主、副驅動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。氣動馬達與主副驅動聯鎖保護，禁止同時運行。

2 事件經過[2-4]

2016-03-21 T 02：23，#2鍋爐A空預器主電機跳閘，輔助電機聯啟后運行4 min左右跳閘，分散控制系統(DCS)發出空預器異常跳閘信號，運行人員在空預器轉速允許條件下復歸異常信號，手動啟動#2鍋爐A空預器主電機，#2鍋爐A空預器變頻器啟動。空預器DCS運行狀態發出，DCS查看主電機電流幾乎為0，檢查接觸器KM1在吸合狀態，空預器主電機在轉動。06：40，運行人員拉開#2鍋爐A空預器主電機、輔電機電源斷路器及控制電源斷路器，空預器主電機停止。06：45左右，運行人員送上#2鍋爐A空預器主電機、輔電機電源斷路器及控制電源斷路器，可編程邏輯控制器(PLC)重新上電，啟動#2鍋爐A空預器輔助電機，后切換至#2鍋爐A空預器主電機，啟動狀態、變頻工頻切換、電流指示全部正常。07：05，經處理后#2鍋爐A空預器輔助電機運行正常，電流20.1 A保持穩定，主電機試轉正常投入備用。

2016-03-21 T 19：57，機組負荷970 MW，A，B，C，E，F磨煤機運行，煤水比在7.6～7.9之間，過熱度31 ℃，#2鍋爐A空預器輔助電機跳閘，主電機聯啟不成功，A空預器跳閘，快速減負荷(RB)發出。跳閘后就地檢查，A空預器輔電機變頻柜變頻器顯示代碼1(正常)，A空預器主電機變頻器顯示代碼F04(制動斬波器)。21：40，電氣分場將#2鍋爐A空預器主電機變頻器和PLC隔離，主電機只進行工頻運行，輔助電機控制回路保持不變，仍然變頻啟動然后自動切至工頻運行。經試運、切換等狀態正常后，主電機工頻運行、輔助電機保持備用的方式投運。機組主要參數曲線如圖1所示。

3 原因分析

(1)#2鍋爐A空預器主電機正常運行時跳閘，熱繼電器未動作，變頻器無報警和動作記錄，排除機務過載和變頻器故障原因。

(2)#2鍋爐A空預器副電機運行4 min左右跳閘，熱繼電器未動作，變頻器無報警和動作記錄，排除機務過載和變頻器故障原因。

圖1 機組主要參數曲線

(3)再次啟動#2鍋爐A空預器主電機，#2鍋爐A空預器DCS運行狀態發出，DCS查看主電機電流幾乎為0，檢查接觸器KM1在吸合狀態，空預器主電機在轉動，變頻器不升頻率，判斷PLC調節變頻器異常，軟啟動失敗，不能切換到工頻運行。

(4)對變頻器和PLC重新上電，再次啟動#2鍋爐A空預器主、副電機，主、副電機運行正常，聯鎖切換正常，判斷之前故障為PLC調節變頻器異常。

(5)綜上所述，判斷#2鍋爐A空預器主電機運行中跳閘原因為PLC調節變頻器異常。

4 處理措施[5]

#2 鍋爐出現 A 空預器主、輔電機異常跳閘，機組發生 RB，參數波動較大。為防止發生人員誤操作，保證機組安全運行，空預器監視調整采取以下措施。

(1)#2 鍋爐A空預器主電機控制回路優化改造：拆除PLC控制回路，改為DCS指令信號經硬接線直接控制電機啟停；增加一部分DCS測點信號，如主電機工頻運行、主電機變頻運行等，優化后控制回路如圖2所示。

#2鍋爐A空預器2臺電機現在的運行方式為主電機運行(控制回路改造后的工頻電機)，副電機備用(帶變頻器軟啟動功能)。如果正常操作，先啟動副電機，軟啟動轉工頻后再切換到主電機運行，避免對空預器軸承造成沖擊。

(2)若輔電機不能正常啟動，必須工頻啟動時，必須聯系維護人員手動盤車，確認空預器無動靜摩擦方可使用工頻方式啟動。

(3)空預器正常運行時，運行人員應連續監視空預器電流，其電機電流穩定在正常范圍內(30 A)。若電流異常擺動，應立即手動提升空預器扇形板，投入空預器吹灰、降負荷等措施，防止空預器跳閘。

(4)空預器運行中跳閘時，檢查跳閘前電機無超電流現象，可立即強合一次，成功則繼續運行，強合不成功或啟動后電流超限，不得再次強合。及時查明故障原因，并聯系維護人員連續手動盤車，防止空預器停轉造成轉子變形。

(5)在#2機組升負荷時，應嚴密監視#2A空預器運轉情況，注意電流變化幅度，發現電流波動增大時，應匯報值長，申請減慢升負荷速度或停止升負荷。

(6)巡檢應每2 h就地全面巡檢空預器，發現軸承、驅動裝置、轉子等有異音等異?，F象時，及時匯報單元長聯系維護人員查找原因。監盤人員應密切監視空預器電流運行情況，發現異常及時采取相應措施。

(7)單臺空預器運行期間，應加強另一臺空預器監視調整。

#2鍋爐A空預器副電機停運、主電機未聯啟，RB發出，RB程序自動執行，跳C，E磨煤機，A，F油槍自動投入，再熱器煙氣擋板自動全開，RB執行完畢后，停運A側送、引風機，檢查A空預器入口煙氣擋板、出口熱風擋板、聯絡擋板關閉正常，解除一次風機自動，調整爐膛氧量至正常值，檢查跳閘磨煤機相關擋板關閉正常，投入跳閘磨煤機消防蒸汽沖惰，檢查油、給水、凝結水、高低壓加熱器(以下簡稱高低加)、除氧器等系統運行正常、參數自動調節正常，檢查煤水比正常，主再熱蒸汽參數正常，逐步退出油槍。

圖2 #2鍋爐A空預器主電機優化后的控制回路

由于高負荷下機組RB，過熱度偏高，給水大幅減少，RB后機組只剩下3臺磨煤機，燃燒偏斜嚴重，雖進行了燃盡風、一級減溫水、再熱器煙氣擋板、煤水比的調節，但屏式過熱器(以下簡稱屏過)兩側壁溫偏差最大仍達到110 ℃，且在發現B側屏過壁溫、汽溫參數開始上升后，立即投入一級減溫水逐漸開至最大，過熱度由31 ℃快速上升至37 ℃，此過程中值班員進行了快速減煤增加給水、全開屏過B側一級減溫水、B側省煤器煙氣擋板開度由70%關小至35%，A側省煤器擋板開度關小至70%，仍然無法控制屏過壁溫快速上升，經過一段時間反應后，壁溫、過熱度逐漸降至正常范圍，主要參數曲線如圖3所示。

針對#2A 空預器RB過程中出現屏過超溫、汽溫大幅波動及其他參數異常的現象，通過梳理具體操作調整如下。

(1)一旦發生空預器RB，監盤人員應明確分工，各司其職，及早調整異常參數，同時單元長應到盤前指導、指揮并安排現場運行人員操作，聯系維護人員就地手盤空預器，聯系相關維護人員處理相關缺陷。

(2)監視磨煤機人員，首要原則是隔離故障設備，防止事故擴大，投運備用設備。發生空預器RB時應完成以下工作：

1)檢查 RB 動作執行正常，油槍投入，監視調整鍋爐膛負壓、燃燒穩定。

2)空預器停轉后，若非卡澀跳閘但主、副電機再次啟動失敗后或因空預器過流卡澀跳閘后，應立即隔離跳閘空預器，避免跳閘空預器長時間停轉狀態下通冷風、過高溫煙氣而造成空預器嚴重變形。

3)立即檢查關閉跳閘空預器的入口煙氣擋板、出口熱二次風擋板，手動關閉熱一次風擋板，并安排巡檢就地檢查關閉到位，否則聯系維護處理，并盡快停運跳閘側送引風機、關閉聯絡擋板。

4)立即解除送風機氧量自動，手動調整氧量在正常范圍內。

圖3 屛過溫度、過熱器一級減溫水流量等曲線

5)立即停止跳閘側噴氨，調整另一側噴氨量，防止NOx排放超標，同時應在保證小時均值不超標的情況下，盡量提高NOx排放值，降低氨逃逸量。

6)快速提升跳閘空預器扇形板至最高位。

7)為防止單空預器運行期間送、引風機低出力發生風機搶風失速，待燃燒穩定后，應盡快解列送、引風機；若1 h內不能啟動第4臺磨煤機，應停運1臺一次風機；2臺一次風機、3臺磨煤機運行期間保持較低的一次風壓，可增加1臺備用磨煤機通風，防止2臺一次風機出現搶風、失速。

8)啟動第4臺磨煤機。在磨煤機運行方式允許的情況下，啟動非跳閘備用的磨煤機，減少低負荷啟動磨煤機的擾動。

9)跳閘磨煤機在負荷較低時，可延時吹粉管，投入疏水充分的消防蒸汽，沖5 min。

10)因現在屏過吹灰恢復，低負荷單側風機運行偏燒明顯，故粉管吹掃優先吹對應跳閘側的粉管(如 1，2或3，4)，把磨煤機內存粉抽凈后，切到另一側進行單管吹掃，吹掃加風應緩慢，注意壁溫變化趨勢。吹掃前保持屏過壁溫余量在70 ℃左右，發現壁溫異常升高，應盡快收起磨煤機吹掃風；發現低負荷吹掃影響燃燒或壁溫擾動過大時，可待負荷恢復至650 MW 左右時進行吹掃。

11)發現鍋爐偏燒嚴重時，可通過燃盡風進行偏差調整，屏過壁溫單屏或少數局部屏壁溫異常高時，可通過停運磨煤機對應的粉管通風來減少壁溫偏高現象。本條措施在送、引風機恢復雙側運行后，及時恢復偏差調整、停止停運磨煤機粉管通風。

12)燃燒穩定后逐步撤出油槍，撤油時通知汽溫調整人員。

(3)調整汽溫的監盤人員，首要原則是保證水煤比不失調，防止超溫或汽溫過低?？疹A器RB時應完成以下工作：

1)RB時切勿大幅調整煤水比。參數極端異常需要過調調整時，水煤失調時間應控制在1 min以內，任何情況下不要超過3 min，應及時回調部分煤水比，一旦汽溫、壁溫有所體現，將難以控制。

2)煤水比可參照DCS畫面底部水煤比系數進行調整，調整幅度盡量不要長時間超過RB前的±0.4。

3)50%RB時，控制主再熱蒸汽溫度在580～585 ℃之間，再熱器擋板盡快開大，過熱器一、二級減溫水調門開度30%左右，微調水煤比，單獨調燃料大約5 min后可見效果，盡量避免水、燃料同時調節，若給水偏置有余量，應盡量調給水，穩定燃料量。

4)參數未出現大幅異常，盡量維持協調方式下調整，但機組協調異常時(如煤水、主汽壓力大幅波動、偏離)，應及時解除協調，穩定燃料，單獨調給水。

5)50%RB時，過熱度可能出現過低現象，此時應監視汽水分離器內壁溫和頂棚出口溫度，保障各級過熱器有足夠的溫升，避免過熱器進水而造成事故。

6)RB后，發現汽溫優化調整異常時，應解除優化模式，必要時手動干預調整，因汽溫優化只調整正常工況下的汽溫。

7)RB后，受熱面壁溫余量應充足，放大壁溫監視區間，及早投入運行側空預器對應的低過出口減溫水，避免出現較大的屏過入口汽溫波動而造成屏過超溫，切勿以正常監視余量進行調整。如平時控制屏過壁溫，在余量50 ℃時進行干預調整，異常工況時就應將監視區間擴大到70 ℃以上，在余量達到70 ℃時就應進行干預調整。

(4)空預器恢復后應充分暖透空預器(以空預器運行電流是否穩定為參考)，切勿過早快速帶負荷，帶負荷速率應以實際運行參數為準，參數異常應及時匯報值長降低負荷變化率或緩帶負荷。

(5)調整空預器恢復通煙氣后，及時投入噴氨運行，嚴防NOx排放小時均值超標。

5 建議

(1)完善邏輯，當一次風壓超過某一速率變化快速上升時，側壁風調節擋板全開或按照一定比例開大，防止RB時一次風壓過高、短時過量煤粉進入爐膛引起壁溫超限，此次空預器停轉RB時，一次風壓快速上升而側壁風調門自動沒有動作。

(2)完善邏輯，機組RB時，為減小兩側壁溫偏差，維持底層4臺磨煤機運行，剩余運行磨煤機強化正塔式燃燒，以一定速率調節，增加下層磨煤機出力，盡量減小上層磨煤機出力，盡量降低壁溫超限的條件。

(3)高負荷RB時，剩余3臺磨煤機運行的情況下，為防止壁溫偏差大、壁溫快速上升超限，除自動執行RB外，監盤人員應適當通過綜合調節給水、燃煤、省煤器煙氣擋板、燃盡風、減溫水調門、側壁風、強化正塔式燃燒等調整手段，以汽溫、壁溫變化率、負荷與過熱度的匹配、負荷與燃料給水的匹配、煤水比等作為監視，盡一切可能降低參數超限的風險。

6 結論

設備改進后，空預器主電機沒有發生跳閘現象，大幅度提高了變頻器的可靠性，保證了機組的安全、穩定運行。

[1]華電萊州發電有限公司集控運行規程：QB/HD-104.1.1601—2015[S].

[2]李東.600 MW空預器跳閘引起的滅火分析與對策[J].江西電力職業技術學院學報，2015，28(3):28-29,35.

[3]楊利忠，任秀勤, 趙建軍，等.空預器變頻器跳閘原因分析及改進措施[J].內蒙古電力技術，2009,27(4):55-56.

[4]韓安榮.通用變頻器及其應用[M].2版.北京：機械工業出版社，2004.

[5]張新聞.變頻器在空預器控制應用中跳閘的原因及對策[J].電機與控制應用，2009,36(2)：7-9,14.