燃煤機組MFT 動作故障分析研究

梁 晶，趙 強，賀 軍，鄭 健，馬龍信

（1.華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310030；2.天津華電北宸分布式能源有限公司，天津 300000）

全爐膛滅火是燃煤機組鍋爐爐膛最重要的主保護，也是動作比較多的保護。觸發全爐膛滅火的原因很多，輔機設備故障觸發RB 動作，最終導致觸發鍋爐MFT 動作是一類較為常見的原因[1]。本文以一次風機RB 動作，一次風機RB聯鎖跳閘磨煤機和“爐膛壓力低低”觸發MFT 保護動作為研究對象進行分析，提出主要問題，并對如何預防處理給出建議，避免今后發生同類問題。

1 案例介紹

某廠機組正常運行中A 側一次風機變頻器跳閘并報重故障，隨后一次風機RB 聯鎖跳閘磨煤機。RB 過程中，一次風機變頻器指令自動迅速增大到89.0%，一次風機電流增大，一次風機出口母管壓力與一次風機出口壓力降低。引風機動葉隨著爐膛壓力下降進行PID 自動調節而關小，爐膛壓力低低開關量狀態由“0”變化為“1”。送風機動葉手動操作一直未改變動葉開度。

觸發鍋爐MFT 動作，聯鎖跳閘汽輪機和解列發電機。MFT 跳閘首出信號為“爐膛壓力低低”，機組聯鎖保護動作正確。

2 檢查情況

2.1 SOE 記錄情況

現場檢查SOE 動作情況為，08：34：01，記錄A 側一次風機跳閘；08：34：04，記錄E 磨煤機跳閘；08：34：11，記錄D 磨煤機跳閘；08：34：13，記錄爐膛壓力低低觸發MFT 動作；08：34：13，發出ETS 停機指令聯鎖跳閘汽輪機，機組安全停運。順序事件記錄清晰、正確。

2.2 保護動作及邏輯情況

爐膛壓力低低保護邏輯。查看鍋爐主保護MFT 中“爐膛壓力低低”控制邏輯為：三個爐膛壓力低低壓力開關，進行三取二運算，延時2 s。該保護邏輯符合DL/T 1091—2018《火力發電廠鍋爐爐膛安全監控系統技術規程》中第4.2.2.2節“爐膛壓力MFT 保護可采用過程壓力直接驅動的壓力開關，也可采用時間常數滿足要求的爐膛壓力變送器，壓力保護動作信號按照三取二邏輯產生”要求，邏輯組態正確。

爐膛壓力低低定值與校驗記錄。查看機組保護定值清單，三個爐膛壓力低低開關定值為-1 780 Pa，記錄顯示對爐膛壓力低低開關進行了校驗，校驗結果為“合格”。

爐膛壓力低低保護動作。查看DCS 歷史曲線，08：34：11，爐膛壓力模擬量顯示為-1 705 Pa，三個爐膛壓力低低開關量狀態均由“0”變化為“1”，延時2 s；08：34：13，觸發鍋爐MFT，保護動作正確。

2.3 一次風機RB 控制情況

一次風機RB 動作條件。查看DCS 控制邏輯，觸發一次風機RB 的條件為：機組RB 功能投入，機組實發負荷高于195.0 MW，發生一臺一次風機跳閘。本次事件中，A 側一次風機跳閘時機組實發負荷為267.3 MW，08：34：02，觸發一次風機RB 自動快速降負荷，RB 動作信號正確觸發。

一次風機RB 聯鎖跳閘磨煤機。查看DCS 歷史曲線，本次事件中，08：34：02，一次風機RB 發生；08：34：04，發送E 磨煤機聯鎖跳閘指令；08：34：05，E 磨煤機停運；08：34：11，發送D 磨煤機聯鎖跳閘指令；08：34：12 時D 磨煤機停運。結合歷史站數據采集分辨率為1 s，由于磨煤機跳閘回路硬件系統反應時間等因素，一次風機RB 聯鎖跳閘磨煤機時間間隔與DCS 控制邏輯一致，聯鎖邏輯動作正確。

一次風機變頻器調節情況。查看DCS 控制邏輯，機組發生一次風機RB 后，另一臺一次風機變頻器指令自動快速增大到89.0%，該控制策略有助于維持一次風母管壓力的穩定運行，組態邏輯正確。

2.4 爐膛火焰強度查閱

查閱歷史曲線，發生一次風機RB 前后，鍋爐A 層火焰強度、B 層火焰強度和C 層火焰強度均大于99.2%，爐膛火焰監測狀態良好。

2.5 爐膛壓力控制情況

爐膛負壓由兩臺引風機調節動葉調節，控制邏輯中無一次風機RB 超馳控制，全程根據爐膛壓力設定值與爐膛壓力測量值的偏差進行PI 自動調節，兩臺送風機調節擋板指令作為前饋控制。

本次事件中，08：34：00，A 引風機動葉開度為65.7%，B 引風機動葉開度為63.4%；08：34：01，A 側一次風機變頻器跳閘；08：34：02，觸發一次風機RB；08：34：12，兩臺引風機動葉開度分別為55.4%和57.6%；08：34：13，觸發鍋爐MFT 動作。從A 側一次風機跳閘，觸發一次風機RB 動作11 s 之后，因爐膛壓力低低引起鍋爐MFT，機組停運。由于爐膛壓力全程由PID 調節器自動調節，近10 s 時間內，引風機動葉開度僅僅下降了近10%開度，不能夠滿足一次風機RB 工況下的爐膛壓力驟降調節需求。

2.6 現場設備檢查情況

一次風機跳閘邏輯檢查。查看一次風機保護邏輯，一共有變頻器重故障、軸承溫度高等七項跳閘條件。其中“變頻器重故障”保護測點為單個DI 信號引入DCS，不滿足《防止電力生產事故的二十五項重點要求》中第9.4.3 節關于“所有重要的主、輔機保護都應采用‘三取二’的邏輯判斷方式，保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則，確因系統原因測點數量不夠，應有防保護誤動措施”的相關規定要求，單點保護拒動和誤動的風險均較高。

在DCS 中組態查看A 側一次風機變頻器跳閘指令、變頻器運行狀態和變頻器重故障信號歷史曲線，發現一次風機變頻器跳閘是由變頻器就地設備停運引起，而DCS 未發出一次風機變頻器跳閘指令。

就地檢查一次風機變頻器。就地檢查A 側一次風機變頻器，重故障報警記錄顯示為：1017C1 系統過熱，溫度為52.5 ℃。經就地變頻器檢查，變頻器柜內溫度25.8 ℃，屬于變頻器正常運行溫度范圍。外觀檢查C1 功率單元無明顯器件損壞，風機運行正常，濾網通風情況良好。

一次風機變頻器功率單元主控板返廠檢測。更換A 側一次風機變頻器C1、B2、B3 和C5 功率單元主控板，原來運行使用的功率單元主控板進行返回廠家檢測。經過廠家檢測發現：C1 溫度達到49.7 ℃時主控板報出“過熱故障”，B2、B3、C5 溫度在85～95 ℃時主控板報出“過熱故障”。A 側一次風機變頻器C1 功率單元主控板出現硬件故障，變頻器實際溫度未達到告警值85 ℃，但觸發A 側一次風機變頻器重故障就地跳閘。

3 原因分析

A 一次風機變頻器C1 功率單元主控板出現硬件故障引起A 一次風機跳閘，觸發一次風機RB 動作。由于一次風機RB 聯鎖跳閘磨煤機延時過大、一次風機RB 工況下引風機動葉無超馳快速關小控制邏輯，RB 發生11 s 后，爐膛壓力低低，觸發鍋爐MFT 動作、機組停運[2]。

機組停機原因。A 一次風機變頻器硬件故障跳閘后，觸發一次風機RB，爐膛負壓根據偏差進行PID 自動調節，爐膛壓力下降過快，引起三個爐膛壓力低低開關量動作，延時2 s 觸發“爐膛壓力低低”鍋爐MFT 保護動作，聯鎖跳閘汽輪機和解列發電機。

A 側一次風機變頻器板卡故障分析[3]。A 側一次風機變頻器C1 功率單元主控板出現硬件故障，溫度達到49.7 ℃時主控板報出“過熱故障”，而變頻器設計溫度告警值為高于85 ℃。

一次風機RB 控制策略分析[4]。原設計引風機動葉根據爐膛壓力偏差進行PID 自動調整，沒有一次風機RB 時進行超馳提前減小引風機動葉開度的控制策略，原設計無法滿足一次風機RB 工況下爐膛負壓下降過快的特性需求。

機組發生RB 后，聯鎖跳閘第一臺磨煤機E 延時2 s 不合理，特別是在發生一次風機RB 時。

4 小結

通過對本次事件進行整體系統性的分析，暴露出變頻器重大隱患分析不到位、措施執行跟蹤不到位、自動邏輯設計不合理、一次風機RB 聯鎖跳閘磨煤機的時間間隔設置不合理等問題，針對相關問題提出相應的改進措施。一方面對變頻器模塊主控板進行檢查與耦合實驗，確保設備正常；另一方面要優化發電機組RB 動作邏輯，全面梳理，并制定完善措施，同時加強運行監盤質量及操作技能培訓，提高相關人員事故處理能力。