汽輪發(fā)電機(jī)組DEH 故障掉閘的原因及處理

□范煥杰

一、引言

滄州華潤熱電有限公司一期工程建設(shè)有二臺2 ×300MW汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，機(jī)組控制系統(tǒng)為ABB 分散控制系統(tǒng)。汽輪機(jī)為純電動調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)原理為電網(wǎng)負(fù)荷指令通過DEH系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)高調(diào)門的開度，控制進(jìn)汽量，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)負(fù)荷和電網(wǎng)頻率平衡。機(jī)組在啟動和正常運(yùn)行過程中，DEH 接收CCS 指令或操作人員通過人機(jī)接口所發(fā)出的增、減指令，采集汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率以及調(diào)節(jié)閥的位置反饋等信號，進(jìn)行分析處理，綜合運(yùn)算，輸出控制信號到電液伺服閥，改變調(diào)節(jié)閥的開度，以控制機(jī)組的運(yùn)行。

二、機(jī)組掉閘原始經(jīng)過

2014年10月04日夜班，#1 機(jī)組帶190MW 負(fù)荷，1A、1B汽動給水泵運(yùn)行，1A、1B、1C、1D 四臺磨煤機(jī)運(yùn)行，主汽壓力13.7MPa，主汽溫度539℃，再熱壓力2.1MPa，再熱溫度538℃;機(jī)組控制方式為AGC 控制，負(fù)荷指令190MW。因有低負(fù)荷進(jìn)行1B 小機(jī)軸瓦檢查檢修工作，做好了并電泵停1B汽泵的操作方案。23:21 負(fù)荷降至200MW，值長令啟動電泵，逐步退出1B 汽泵運(yùn)行，準(zhǔn)備檢修工作。23:52 順利完成并電泵停小機(jī)工作，檢查機(jī)組參數(shù)正常，重要參數(shù)趨勢圖平穩(wěn)無異常。23:55 分，#1 汽輪機(jī)TSI 監(jiān)視系統(tǒng)中的ETS 跳閘首出“DEH 停機(jī)輸出”報(bào)警，#1 汽輪機(jī)組跳閘，值長提出注意機(jī)組超速和斷油危險(xiǎn)點(diǎn)預(yù)控，必要時及時破壞真空確保主機(jī)安全停運(yùn)的要求，并匯報(bào)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，聯(lián)系技術(shù)部及檢修公司值班人員到現(xiàn)場。因主機(jī)高調(diào)門本身有CV1、CV2 閥位異常缺陷，不能正常關(guān)閉，機(jī)組人員做好了應(yīng)對汽輪機(jī)跳閘轉(zhuǎn)速上升的事故預(yù)想。檢查汽機(jī)側(cè)的聯(lián)動情況，檢查高中壓主汽門關(guān)閉正常，各段抽氣電動門、逆止門關(guān)閉正常，高排逆止門關(guān)閉正常，高調(diào)門CV3、CV4 及中壓調(diào)門關(guān)閉正常，高調(diào)門CV1、CV2 未能正常關(guān)閉，閥位顯示各為9.7%、14.5%，檢查汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速正常下降未發(fā)生突升異常，爐側(cè)設(shè)備聯(lián)動正常，00:38 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降至零，投入盤車裝置。

三、原因分析及處理

(一)跳閘原因檢查過程?，F(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn):

1.機(jī)組跳閘后。鍋爐跳閘首出信號為“汽機(jī)跳閘”;汽機(jī)跳閘首出信號為“DEH 故障”。

2.調(diào)取歷史數(shù)據(jù)、檢查控制邏輯。確認(rèn)事發(fā)時，除“DEH故障”外，汽輪機(jī)其它保護(hù)的相關(guān)監(jiān)測參數(shù)和保護(hù)動作狀態(tài)未發(fā)生異變。確認(rèn)“DEH 故障”的首出信號為“高壓保安油壓低”，除“高壓保安油壓低”外，與“DEH 故障”相關(guān)的其它保護(hù)監(jiān)測參數(shù)和保護(hù)動作狀態(tài)未發(fā)生異變。

3.確認(rèn)汽輪機(jī)跳閘最終首出信號應(yīng)為“高壓保安油壓低”后。現(xiàn)場檢查就地油壓檢測壓力開關(guān)和測量管路未發(fā)現(xiàn)明顯的滲漏點(diǎn);檢查油壓開關(guān)節(jié)點(diǎn)供電電源電壓未發(fā)現(xiàn)異常;高壓保安油油壓低信號為三取二配置，調(diào)取趨勢記錄，事發(fā)時三個油壓低信號同時發(fā)出針對“高壓保安油壓低”報(bào)警信號，汽機(jī)專業(yè)對EH 油系統(tǒng)進(jìn)行了檢查:系統(tǒng)有無外漏點(diǎn)、EH 油泵工作是否正常、EH 油箱油位是否正常、各遮斷電磁閥是否動作等，均未見異常。

4.汽輪機(jī)掉閘時均會泄放高壓保安油。發(fā)出高壓保安油壓低信號，除了上述保護(hù)動作會泄放高壓保安油外，DEH控制系統(tǒng)的220VDC，24VDC 或48VDC 電源消失，或者是高壓遮斷電磁閥欠壓、失電釋放，也會泄放高壓保安油，引起汽輪機(jī)跳閘，但調(diào)取220VDC、24VDC 和48VDC 電源失電報(bào)警信號記錄未見異常。

5.檢查24VDC 或48VDC 電源供電回路及其失電跳閘回路未見異常。檢查220VDC 失電跳閘回路未見異常，檢查DEH 的220VDC 供電回路時發(fā)現(xiàn):一是DEH 的220VDC 電源電壓有時可跌至196VDC;二是DEH 的220VDC 供電回路負(fù)端接地。

6.檢查發(fā)現(xiàn)DEH 兩路220VDC 電源之間的4 個耦合二極管中有1 個擊穿。管腳絕緣套管過熱變形，更換二極管后，220VDC 供電電壓恢復(fù)正常，但回路接地現(xiàn)象未消失。

7.檢查發(fā)現(xiàn)帶有#1、#2 高調(diào)閥超速限制電磁閥和供熱蝶閥速關(guān)電磁閥供電回路的熔電器熔斷。檢查#1、#2 高調(diào)閥超速限制電磁閥和供熱蝶閥速關(guān)電磁閥回路的直阻并未見異常。

8.檢查發(fā)現(xiàn)#1 高調(diào)閥超速限制電磁閥回路有一點(diǎn)虛接地。接地電阻變化不定，檢查電纜兩端未見異常;更換備用電纜芯后，該回路恢復(fù)正常。

9.檢查發(fā)現(xiàn)供熱蝶閥速關(guān)電磁閥回路有一點(diǎn)虛接地。接地電阻變化不定，檢查電纜兩端未見異常。甩開DEH 機(jī)柜內(nèi)供熱蝶閥速關(guān)電磁閥接線后，DEH 的220VDC 供電回路接地現(xiàn)象消失，電壓恢復(fù)正常。

(二)跳閘原因分析結(jié)論。綜上檢查結(jié)果，結(jié)合過往發(fā)生的相關(guān)缺陷，分析認(rèn)為:一是#1 高調(diào)閥超速限制電磁閥和供熱蝶閥速關(guān)電磁閥驅(qū)動回路電纜的敷設(shè)通道與曾在2013年起火的等離子點(diǎn)火動力電纜的敷設(shè)通道有交疊，可能致其電纜絕緣受損。在非特殊狀況下檢查電纜絕緣不會發(fā)現(xiàn)問題，但在電纜受力、移動、熱脹冷縮、粉塵污染和空氣濕度等多種可能因素作用下，會誘使電纜絕緣降低。從10月4日夜間大霧空氣濕度較大，不同位置兩用電負(fù)荷的電纜絕緣均降低，且電纜絕緣電阻變化不定等現(xiàn)象看，在過火電纜通道處，仍存在電纜絕緣受損問題。二是#1 機(jī)組臨修期間熱控專業(yè)除檢查處理控制電纜外，還校驗(yàn)了#1 機(jī)高壓遮斷電磁閥(AST電磁閥)試驗(yàn)壓力開關(guān)，在汽輪機(jī)掛閘后發(fā)現(xiàn)AST 電磁閥試驗(yàn)壓力開關(guān)發(fā)出了油壓高信號(大于9.6MPa)，表明:高壓遮斷集裝模塊上的高壓保安油進(jìn)油側(cè)AST 電磁閥7YV 或9YV 有可能泄漏，一旦高壓保安油排口側(cè)AST 電磁閥6YV或8YV 任意一個釋放或泄漏，即會引起高壓保安油跌落，也會造成機(jī)組跳閘。三是從220VDC 電源電壓有時跌至196VDC、有接地點(diǎn)、二極管擊穿、分支熔斷器熔斷等檢查結(jié)果看，可初步判斷:因電纜絕緣受損，事發(fā)時，DEH 的220VDC電源電壓瞬間跌落，致使高壓遮斷電磁閥(AST 電磁閥)欠壓釋放，泄放高壓保安油，造成#1 機(jī)跳閘。

(三)暴露的問題。一是2013年6月份#1 機(jī)組等離子電纜在集控樓10.2 米電纜夾層處著火，火災(zāi)影響到了#1 機(jī)組主通道機(jī)側(cè)的大部分電纜。當(dāng)時雖對涉及的所有控制電纜進(jìn)行了絕緣檢查測試，并對絕緣測試有問題的電纜進(jìn)行了更換，但保留了外皮已損傷的其他控制電纜，為本次事件的發(fā)生埋下了隱患。二是101A 大修前，在對1#機(jī)組存在的缺陷和隱患排查、梳理時，熱控專業(yè)對該隱患沒有引起足夠的重視。三是DEH220V 直流電源缺少絕緣監(jiān)察裝置，無接地聲光報(bào)警。

(四)采取的措施。一是利用機(jī)組停運(yùn)檢修時機(jī)，檢查、更換過火通道重要裝置的控制電纜，消除隱患;二是通過研討分析，合理分配DEH 的220VDC 電源用電負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)220VDC 電源分開供電，降低AST 電磁閥異常釋放幾率;三是對熱控直流電源進(jìn)行梳理，提高熱控直流電源裝置綜合故障報(bào)警等級;四是盡快擇機(jī)對#1 機(jī)高壓遮斷電磁閥(AST 電磁閥)進(jìn)行檢查，進(jìn)一步分析并制定防范措施，防止跳機(jī)事件的發(fā)生。

四、結(jié)語

一是機(jī)組DEH 故障掉閘需從首出信號開始，追根溯源進(jìn)行排查;兒還是當(dāng)首出信號為“高壓保安油壓低”這類時，需機(jī)務(wù)和熱控專業(yè)共同排查故障。三是控制電纜絕緣的檢查和監(jiān)測應(yīng)由定期工作予以保證。