4B小機(jī)遙控異常退出故障分析與處理

張來發(fā)

（太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司，江蘇 蘇州 215433)

1 概述

某電廠2期2×330 MW供熱機(jī)組是亞臨界、中間再熱式、抽汽供熱汽輪機(jī)。給水系統(tǒng)配置2臺(tái)50 % BMCR(鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量)的汽動(dòng)給水泵(主給水泵)和1臺(tái)30 % BMCR的電動(dòng)給水泵(啟動(dòng)，備用給水泵)。給水泵小汽機(jī)(以下簡(jiǎn)稱小機(jī))是上海汽輪機(jī)廠有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為ND(G)83/83/07-9的單缸單軸沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，功率為6 000 kW，額定轉(zhuǎn)速為5 255 r/min，調(diào)速范圍為3 000～5 750 r/min。小機(jī)工作汽源原設(shè)計(jì)有高、低壓2路蒸汽，電廠在檢修中取消了高壓主汽門和高壓調(diào)門，同時(shí)取消了高壓供汽管路，正常負(fù)荷時(shí)由四抽供汽，啟動(dòng)或主機(jī)低負(fù)荷時(shí)由輔汽系統(tǒng)供汽。

2 小機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)

小機(jī)進(jìn)汽系統(tǒng)由低壓主汽門和低壓調(diào)門組成。低壓主汽門只有全開和全關(guān)2個(gè)狀態(tài)，低壓調(diào)門開度通過油動(dòng)機(jī)控制。調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)采用高壓抗燃油作為動(dòng)力油，采用MEH(小汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)對(duì)小機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)通過1，2號(hào)安全油(保安油)控制主汽門油動(dòng)機(jī)。只有在1號(hào)安全油(油壓大于0.45 MPa)和2號(hào)安全油(油壓大于9.3 MPa)建立，即系統(tǒng)被復(fù)置時(shí)，才能操作主汽門油動(dòng)機(jī)控制主汽門開啟。低壓主汽門的正常開啟或關(guān)閉受1個(gè)兩位四通閥控制，電磁閥開向線圈帶電，主汽門開啟；關(guān)向線圈帶電，主汽門關(guān)閉。低壓主汽門快速關(guān)閉受安全油控制，一旦失去安全油壓，機(jī)械泄荷閥將快速打開，低壓主汽門將在0.5 s內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉。小機(jī)的機(jī)械超速保護(hù)由1只錘式危急遮斷器以及1只油壓式復(fù)置的危急遮斷及復(fù)位裝置組成，當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速超過遮斷值(6 000±50)r/min時(shí)，危急遮斷器重錘出擊，危急遮斷及復(fù)位裝置動(dòng)作，安全油口迅速打開泄壓。小機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)油路如圖1所示。

圖1中63/TT壓力開關(guān)用來監(jiān)測(cè)1號(hào)安全油壓，當(dāng)1號(hào)安全油壓大于0.45 MPa時(shí)，63/TT常開觸點(diǎn)閉合，MEH邏輯判斷小機(jī)已掛閘；當(dāng)1號(hào)安全油壓低于0.25 MPa時(shí)，63/TT常閉觸點(diǎn)閉合，MEH邏輯判斷小機(jī)已遮斷。20/TT和20/OOT分別控制1號(hào)和2號(hào)安全油壓，供電電壓為DC 220 V。正常運(yùn)行時(shí)，20/TT帶電，20/OOT失電；小機(jī)遮斷時(shí)，20/TT失電，20/OOT帶電。

3 故障現(xiàn)象

2011年某日上午，4號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行，DCS(分布式控制系統(tǒng))突然發(fā)出“4B小機(jī)遙控切除”、“4B小機(jī)低壓主汽門關(guān)閉”和“給水自動(dòng)切除”報(bào)警信號(hào)。運(yùn)行值班員檢查4B小機(jī)畫面，發(fā)現(xiàn)4B小機(jī)控制方式已經(jīng)切換為“OA”(操作員自動(dòng))，小機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有變化，MEH系統(tǒng)各測(cè)點(diǎn)指示正常。運(yùn)行值班員隨即將4B小機(jī)控制方式切換至“REMOTE OA”(遙控)。在此期間，汽包水位沒有發(fā)生較大波動(dòng)。熱控維護(hù)人員調(diào)閱小機(jī)運(yùn)行歷史曲線，發(fā)現(xiàn)在1 s內(nèi)“小機(jī)已掛閘信號(hào)”，“小機(jī)低壓主汽門全開信號(hào)”發(fā)生了“1→0→1”的變化，同時(shí)“小機(jī)低壓主汽門全關(guān)信號(hào)”發(fā)生了“0→1→0”的變化。熱控人員懷疑1號(hào)安全油壓開關(guān)63/TT的整定值可能發(fā)生了漂移或者是1號(hào)安全油壓發(fā)生了瞬間波動(dòng)，于是臨時(shí)將1號(hào)安全油壓電接點(diǎn)壓力表定值調(diào)整為0.4 MPa，將該信號(hào)在DCS作報(bào)警，維持4B小機(jī)正常運(yùn)行。2天以后，4B小機(jī)再次出現(xiàn)同樣的故障現(xiàn)象，DCS同時(shí)發(fā)出“1號(hào)安全油壓低于0.4 MPa”報(bào)警信號(hào)。

圖1 調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)油路

4 故障處理

小機(jī)安全油壓監(jiān)測(cè)開關(guān)63/TT、主汽門行程開關(guān)33/SVCL(關(guān))和33/SVOP(開)安裝位置相互獨(dú)立，同時(shí)發(fā)生狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，可以排除被人誤動(dòng)和干擾的可能。工作人員對(duì)1號(hào)安全油回路進(jìn)行檢查。

(1)現(xiàn)場(chǎng)查看1號(hào)安全油壓在0.50 MPa左右，偏離設(shè)計(jì)值0.55～0.65 MPa較多；校驗(yàn)1號(hào)安全油壓開關(guān)63/TT，確認(rèn)動(dòng)作定值正確。

(2)檢查1號(hào)安全油壓控制電磁閥20/TT控制回路，在沿小機(jī)周圍布置的電纜槽盒內(nèi)發(fā)現(xiàn)20/TT電磁閥電源線有1處破損，并且有明顯的對(duì)地放電痕跡。工作人員更換電磁閥電源線，對(duì)電纜槽盒進(jìn)行整理固定，并防止盒蓋活動(dòng)。

(3)檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)安全油壓控制電磁閥20/TT的安裝方向錯(cuò)誤，電磁閥體上標(biāo)注的流體方向與現(xiàn)場(chǎng)工藝流向相反。電磁閥型號(hào)為E321H25(常閉)，而設(shè)計(jì)要求的型號(hào)是E322H75(常開)，工作人員將其更換為正確型號(hào)的電磁閥。

故障處理后，4B小機(jī)掛閘，1號(hào)安全油壓為0.6 MPa，恢復(fù)到設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，4B小機(jī)沒有再出現(xiàn)類似故障。

5 原因分析

(1)1號(hào)安全油壓控制電磁閥20/TT(小機(jī)正常運(yùn)行時(shí)常充電)的電源線為耐高溫多芯軟電纜，布置在小機(jī)周圍的電纜槽盒內(nèi)，由于槽盒蓋沒有固定，人員經(jīng)常踩踏槽盒蓋，造成槽盒蓋來回活動(dòng)。連接電磁閥線圈電源正極端的電纜線的絕緣層被活動(dòng)的電纜槽盒蓋壓傷，發(fā)生不定時(shí)瞬間接地，如圖2所示。當(dāng)線圈正極瞬時(shí)接地時(shí)，線圈兩端上的電壓由負(fù)極對(duì)地分布電容C2上的電壓決定。因?yàn)镈C 220 V系統(tǒng)負(fù)極回路比正極多，所以一般情況下對(duì)地絕緣電阻R2小于R1,因而負(fù)極對(duì)地等效電容C2上的電壓低于正極對(duì)地等效電容C1上的電壓(這2個(gè)電壓按R2/R1的分壓決定)。此時(shí)電磁閥線圈兩端上的電壓由全電壓突降為負(fù)極對(duì)地等效電容C2上的電壓?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試電磁閥20/TT，在流體壓力為0.5 MPa、溫度為40 ℃時(shí)，啟動(dòng)電壓為DC 105 V，返回電壓為DC 30 V。在正極接地瞬間，負(fù)極對(duì)地電壓低于電磁閥的返回電壓，電磁閥打開，但隨著分布電容C2的充電，線圈上的電壓迅速恢復(fù)為正常電壓，電磁閥關(guān)閉，1號(hào)安全油壓因此瞬間波動(dòng)。由于1號(hào)安全油壓原來就偏低0.1 MPa，導(dǎo)致低壓主汽門機(jī)械泄荷閥瞬間打開，低壓主汽門瞬間關(guān)閉，油壓恢復(fù)時(shí)又開啟。因?yàn)橛蛪簺]有波動(dòng)到遮斷值,故未觸發(fā)“小機(jī)已遮斷”信號(hào)。

圖2 電磁閥20/TT瞬時(shí)接地示意

(2)1號(hào)安全油壓控制電磁閥20/TT型號(hào)錯(cuò)誤。原設(shè)計(jì)是常開型電磁閥，而實(shí)際安裝的卻是常閉型電磁閥。安裝工人為了適應(yīng)電磁閥常帶電的控制邏輯，將電磁閥反向安裝。這種先導(dǎo)型的電磁閥上腔室設(shè)計(jì)有2個(gè)孔，分別為先導(dǎo)孔和導(dǎo)閥口，導(dǎo)閥口的直徑大于先導(dǎo)孔。常閉型電磁閥的先導(dǎo)孔在上游，導(dǎo)閥口在下游，電磁閥失電時(shí)，下游的導(dǎo)閥口關(guān)閉，上游流體通過先導(dǎo)孔在電磁閥上腔室建立壓力，驅(qū)動(dòng)主閥芯關(guān)閉。帶電時(shí)，導(dǎo)閥口打開，因其通流量遠(yuǎn)大于先導(dǎo)孔，上腔室壓力快速下降，主閥芯受其前后壓差驅(qū)動(dòng)打開。將常閉型電磁閥反裝后，導(dǎo)閥口在上游，電磁閥帶電后，流體通過導(dǎo)閥口在上腔建立起壓力，下游的先導(dǎo)孔一直卸壓，因?yàn)橄葘?dǎo)孔直徑遠(yuǎn)小于導(dǎo)閥口，再加上彈簧力的作用，能夠維持主閥芯在關(guān)閥狀態(tài)。但是上腔流體通過先導(dǎo)孔一直在漏流，因此造成1號(hào)安全油壓偏低0.1 MPa。

6 暴露問題

(1)檢修作業(yè)不規(guī)范，作業(yè)人員踩踏電纜槽盒，造成盒蓋變形無法固定，導(dǎo)致電纜絕緣損壞。

(2)未及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜損壞，檢修時(shí)沒有測(cè)試重要回路的電纜絕緣，沒有嚴(yán)格執(zhí)行電纜絕緣監(jiān)督檢測(cè)制度。

(3)1號(hào)安全油壓長(zhǎng)期低于設(shè)計(jì)值，沒有引起足夠重視，排查不夠細(xì)致。

(4)電磁閥20/TT反向安裝長(zhǎng)期無人發(fā)現(xiàn)，雖然多次拆裝，但是都沒有注意閥體背面標(biāo)注的流向指示。檢修人員對(duì)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)原理和設(shè)備了解不夠透徹，檢修時(shí)也只是簡(jiǎn)單地拆裝，造成這個(gè)錯(cuò)誤一直延續(xù)。

(5)熱工人員對(duì)直流系統(tǒng)接地，特別是一點(diǎn)接地的危害認(rèn)識(shí)不足。

7 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

(1)規(guī)范檢修作業(yè)，避免損壞電纜槽盒及電纜。

(2)嚴(yán)格執(zhí)行電纜絕緣監(jiān)督檢測(cè)制度。

(3)對(duì)一點(diǎn)接地的設(shè)備進(jìn)行深入檢查。

(4)檢修人員不應(yīng)只會(huì)簡(jiǎn)單地拆裝，更應(yīng)深入透徹地掌握被檢修系統(tǒng)和設(shè)備的原理。

(5)熱工人員應(yīng)學(xué)習(xí)掌握一定的電氣專業(yè)知識(shí)，提高對(duì)直流系統(tǒng)接地危害的認(rèn)識(shí)，嚴(yán)格防止各種外力或其他因素造成熱工控制電纜受損接地，進(jìn)而引發(fā)故障或事故。

1 張?zhí)戽i，楊 勇．ND(G)83/83/07-9型汽動(dòng)給水泵汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)故障分析處理[J]．青海電力，2007(4).