三門核電某空氣處理機組流量高跳閘分析處理

余鴻鵬

【摘 要】三門核電某空氣處理機組多次出現風量流量高跳閘。本文根據現場收集的數據，分析得出變頻器加速時間參數設置與系統工況不匹配導致這一故障的發生，最終通過調整變頻器合適的加速時間，驗證分析，并解決故障。

【關鍵詞】變頻器;施耐德;加速時間;流量高

中圖分類號： TG315;TM921.51文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）10-0230-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.101

Analysis and Treatment of High Flow Trip of an Air Processing Unit in Sanmen Nuclear Power Plant

YU Hong-peng

（Sanmen Nuclear Power Co.，Ltd.，Sanmen Zhejiang 317112，China）

【Abstract】Several trips of high air volume and flow occurred in an air treatment unit of Sanmen Nuclear Power Plant.In this paper，according to the data collecting from the site，confirm that the setting of the acceleration time parameters of the frequency converter doesnt match with the condition of the system，and finally adjust the appropriate acceleration time to solve the fault.

【Key words】Frequency converter;Schneider;Acceleration time;High flow rate

1 故障現象

三門核電某空氣處理機組在啟動過程中，發現風機流量持續增加，最大值達到8495m3/h后風機跳閘（跳閘流量定值為8210m3/h），查閱歷史數據得知該風機在歷次啟動過程中多次由于風量高跳閘，在正常啟動中風機流量均接近跳閘流量。

2 故障分析

查閱該空氣處理機組流程圖，對該通風機組的流程圖簡化如下：

其中：M為凈化機組風機，V為出口風閥，FT為風量探頭。

根據空氣處理機組流程圖及查閱相關設計文件，可以得出該空氣處理機組通過風量閉環控制，將其啟動控制過程簡化如下：風機接收到啟動命令后，電機變頻啟動，然后出口風閥打開。風機產生的風量傳至風量探頭，風量探頭將風量反饋給變頻器閉環調節風量的大小。

查閱該空氣處理機組此次空氣處理機組啟動正常的風量變化曲線，歷次啟動風量變化曲線類似，其啟動過程風量變化曲線簡化如下：

在歷次空氣處理機組啟動中，選取其中一組曲線對重要參數整理數據表如下：

根據上述表格，我們可知：風機在啟動后85s風量到達最大值，隨后風量下降至正常運行風量。由于正常運行工況下風機的風量滿足需求，由此我們可以得出閥門開度、風機功率均滿足運行要求。

結合圖1、圖2及表1，我們可以同時得出：風機啟動階段風量超過需求是由于變頻電機超過需求頻率運行引起。而變頻電機超過額定頻率運行一般是由于兩個原因引起：1）變頻器參數設置與系統工況不匹配，導致變頻器輸出頻率升速過快;2）風量閉環反饋滯后導致變頻器輸出頻率超過預計需求。

根據上述分析：我們可以進一步假設此次故障是由于下述三個原因因子的一個或多個引起：

1）變頻器加速時間設置過短，導致變頻器實際輸出功率比需求功率大，導致空氣處理機組送風量大。

2）風量探頭離風機電機距離較遠，導致風量需要一段時間才能到達風量探頭，從而導致風量反饋存在一定滯后，進而導致啟動時風量超過需求風量。

3）閥門開啟速度較慢，導致風量沒有及時傳遞至風量探頭。

對上述分析出的三個假設的原因因子進行進一步驗證，通過查閱資料和現場驗證，分析如下：

1）變頻器加速時間實際設置為15s，遠小于風機啟動至風量到達峰值時間78s。由此可以得出，第一個假設的原因因子成立。

2）風量探頭與空氣處理機組安裝在同一房間內，風量探頭與風機電機存在一定距離，但此距離還不會造成風量反饋存在較大的滯后。由此可以得出，第二個假設的原因因子不成立。

3）查閱此閥門的調試記錄，此閥門開啟時間為60s，開啟速度較慢。由此可以得出，第三個假設的原因因子成立。

由此可以得出兩個驗證后的原因因子：

1）變頻器加速時間設置過短。

2）閥門開啟速度較慢。

根據上述分析，對此風機啟動過程進行分析如下：

通風機組接收到啟動信號后，電機啟動同時風閥打開，電機在15s內升至額定頻率，而此時閥門開度較小，風量探頭接收到的風量較小。閥門繼續打開，風量探頭接收的風量逐漸增大。當閥門開到一定程度時，風量探頭接收到了滿足需求的風量，此時反饋給風機減小風量，而此時風壓較大且電機減速需要一定時間，此時風量繼續增大，導致風量超過需求風量。此時電機繼續降低頻率至需求頻率，此時風量將至需求風量，空氣處理機組轉至正常運行工況。

3 應對措施

根據上述分析結果，在不改變空氣處理機組所設置的保護定值前提下，可以制定相應的改進措施，如下：

1）變頻器加速時間設置過短

措施一：延長變頻器加速時間，使變頻器加速時間匹配空氣處理機組運行工況。

措施二：縮短變頻器減速時間，使變頻器加速時間匹配空氣處理機組運行工況。

2）閥門開啟速度較慢

措施三：加快閥門開啟速度。

對上述制定的三個措施進行進一步分析可執行性：

措施一：延長變頻器加速時間

經咨詢廠家，該變頻器加減速時間是根據風機的慣性特性設置。但該加速時間不匹配整個工藝系統的運行工況。延長變頻器加速時間至85s（到達風量峰值）以上，可以實現在風量達到額定風量時，風機的頻率還未升至50Hz，從而降低風量峰值。根據上述分析，本次可以嘗試調整變頻器加速時間。

措施二：縮短變頻器減速時間

由于當前變頻器減速時間是根據風機的慣性特性設置，進一步縮短該江蘇時間可能造成變頻器過電壓跳閘。故此次暫不調整變頻器減速時間。

措施三：加快閥門開啟速度

現場查閱該閥門開啟速度不可調整，如需調整則需更換電動執行機構。執行此項措施需要產生更換電動執行機構的費用及變更相應的文件。此項措施在執行上存在一定難度，如果前述措施沒有效果，則此項措施可以作為備選措施來執行。

4 實施及驗證

根據上述分析，對變頻器加速時間進行調整。根據歷次啟動過程的風量變化曲線分析，風量在85s能達到最大，風量在穩定后變頻器運行在30Hz左右，可以初步得出變頻器加速時間應設置的值t=85/（30/50）=142s。如果不考慮風閥影響，電機運行頻率在142s時能升至30Hz，此時剛好提供滿足需求的風量。考慮到風閥的影響，實際加速時間應更長。

本次按照加速時間為90s、142s、180s、210s對變頻器加速時間進行調整，驗證風量峰值是否會降低，得出如下數據：

根據上述分析可以得出：隨著變頻器加速時間增加，風量峰值存在明顯降低。但加速時間增加到一定時間時，電機啟動電流過小，電流互感器無法監測到啟動電流報缺相故障。

本次將變頻器減速時間由15s修改為180s后，多次啟動風機，流量均穩定在7800m3/h以下，未再報出風量高故障。

5 結論

在新電廠調試過程中，大量變頻設備由廠家調試。廠家在調試變頻設備時只關注到變頻器與所帶的變頻設備性能匹配，但未關注到變頻器與整體工藝系統的匹配情況。變頻器加減速時間設置對變頻設備很重要，加減速時間不正確可能造成各種故障。加減速時間的設定必須與所帶負載的轉動慣量、整個工藝系統運行工況、電氣配置的保護所匹配，保障變頻設備的可靠運行。