火電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作案例分析

張殿聰

【摘 要】熱工保護(hù)系統(tǒng)是保障火電廠熱力設(shè)備安全運(yùn)行的重要設(shè)施。完善熱工保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、提高運(yùn)行維護(hù)技術(shù)水平，減少火電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作次數(shù)，對(duì)大型火電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著非常重要的意義。本文對(duì)某600MW等級(jí)火電廠發(fā)生的典型熱工保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作案例進(jìn)行分析，為同行業(yè)人員提供參考，避免類似事件的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】熱工保護(hù)；機(jī)組跳閘；系統(tǒng)優(yōu)化

火電廠每次熱工保護(hù)動(dòng)作，會(huì)造成機(jī)組跳閘。因熱工保護(hù)錯(cuò)誤動(dòng)作或運(yùn)行人員操作不當(dāng)導(dǎo)致機(jī)組跳閘，將會(huì)帶來(lái)幾十萬(wàn)元以上的直接經(jīng)濟(jì)損失。相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員，需要熟悉熱工保護(hù)的設(shè)計(jì)原則和規(guī)范，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況不斷完善和優(yōu)化系統(tǒng)；運(yùn)行操作人員要盡可能熟悉系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取正確措施，為后續(xù)的處理工作爭(zhēng)取更多的時(shí)間。

1 熱工保護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

火電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)一般可分為主機(jī)保護(hù)和輔機(jī)保護(hù)。主機(jī)保護(hù)包括鍋爐保護(hù)系統(tǒng)（FSSS）、汽輪機(jī)保護(hù)（ETS）和機(jī)爐電大聯(lián)鎖。輔機(jī)保護(hù)主要指6KV輔機(jī)設(shè)備的保護(hù)系統(tǒng)，鍋爐側(cè)設(shè)備主要有送/引/一次風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器、爐水循環(huán)泵等；機(jī)側(cè)設(shè)備主要有小汽輪機(jī)、給水泵等。

2 熱工保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作案例分析

2.1 凝汽器真空低跳閘

2008年12月22日晚，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)#1機(jī)組真空大幅降低，采取各種措施均無(wú)效，22時(shí)15分，凝汽器真空達(dá)到跳閘值，機(jī)組保護(hù)跳閘。當(dāng)時(shí)兩臺(tái)真空泵運(yùn)行，A循環(huán)水泵運(yùn)行，此種工況下發(fā)生真空低跳閘，基本上可以判斷為真空系統(tǒng)發(fā)生了較大的泄漏點(diǎn)。但機(jī)組跳閘后，經(jīng)多次系統(tǒng)排查，均無(wú)法找到漏點(diǎn)。后熱控人員調(diào)出了機(jī)組跳閘前1小時(shí)DCS上所有的運(yùn)行操作記錄，發(fā)現(xiàn)在真空開(kāi)始下降之前，運(yùn)行人員將鍋爐疏水箱水位控制切到自動(dòng)，調(diào)節(jié)門(mén)突然全開(kāi)（當(dāng)時(shí)疏水箱水位在1700mm，控制系統(tǒng)水位設(shè)定值為900mm）。繼續(xù)對(duì)比真空值和閥門(mén)開(kāi)度曲線，發(fā)現(xiàn)當(dāng)該閥門(mén)全開(kāi)后，真空逐漸下降，最終達(dá)到跳機(jī)值。隨之排查鍋爐疏水箱至汽機(jī)側(cè)之間管路，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥門(mén)前臨時(shí)外接了一路疏水管（供調(diào)試時(shí)鍋爐吹管使用）且上面的手動(dòng)閥門(mén)處于打開(kāi)狀態(tài)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，正常情況下疏水是要回流到凝汽器進(jìn)行回收的，當(dāng)調(diào)節(jié)閥打開(kāi)后，凝汽器就與大氣直接相同，真空逐漸下降至跳機(jī)值。

分析認(rèn)為：鍋爐吹管后，相關(guān)人員未恢復(fù)疏水系統(tǒng)管路至原有狀態(tài)（封堵管路或關(guān)閉閥門(mén)），且運(yùn)行操作人員沒(méi)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)真空降低與操作之間的關(guān)系，是造成本次跳機(jī)兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的因素。

2.2 汽機(jī)振動(dòng)大誤動(dòng)跳閘

2009年6月16日19時(shí)59分，#1機(jī)組負(fù)荷400MW時(shí)突然跳閘，DCS跳閘首出顯示“汽輪機(jī)振動(dòng)大”。檢查確認(rèn)屬DCS熱工保護(hù)誤動(dòng)，但無(wú)進(jìn)一步可供分析的數(shù)據(jù)，只能推測(cè)為卡件質(zhì)量問(wèn)題。為避免再次發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)，專業(yè)人員更換了I/O板，并對(duì)機(jī)組的振動(dòng)保護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，在原單點(diǎn)保護(hù)邏輯中引入一個(gè)參考點(diǎn)。優(yōu)化后的振動(dòng)保護(hù)邏輯為：“同一軸承的X向高高（跳機(jī)值）&Y方向高（報(bào)警值）”或“同一軸承的Y向高高（跳機(jī)值）&X方向高（報(bào)警值）”或“某一軸承的高高（跳機(jī)值）&相鄰軸承的高（報(bào)警值）”。

2.3 TSI超速保護(hù)誤動(dòng)跳閘

2010年5月29日，#1機(jī)組機(jī)組啟動(dòng)后，在08時(shí)59分，負(fù)荷升至290MW時(shí)突發(fā)汽機(jī)TSI超速保護(hù)動(dòng)作跳閘。后查明：TSI超速保護(hù)設(shè)置為“閉鎖”類型，系統(tǒng)將處于“閉鎖”狀態(tài)時(shí)的卡件按“Not OK”處理。機(jī)組啟動(dòng)后，一塊TSI超速卡件處于超速閉鎖狀態(tài)，專業(yè)人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并作復(fù)位處理，在另一塊超速卡件受干擾出現(xiàn)“Not OK”狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)TIS系統(tǒng)“三取二”保護(hù)跳閘條件。

后續(xù)處理措施如下：（1）根據(jù)廠家建議將回滯電壓由0.5伏增加到1.2伏，以增強(qiáng)轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)抗干擾能力；（2）將“閉鎖”設(shè)置改為“非閉鎖”；（3）原TSI系統(tǒng)采用非獨(dú)立表決“三取二”后共輸出兩路TSI超速信號(hào)至ETS系統(tǒng)進(jìn)行“相或”邏輯，任一TSI超速信號(hào)都會(huì)導(dǎo)致汽機(jī)跳閘?，F(xiàn)增加一路TSI超速信號(hào)至ETS系統(tǒng)再進(jìn)行“三取二”邏輯。

2.4 EH油壓低跳閘

2011年6月5日，#2機(jī)組負(fù)荷600MW。22時(shí)15分，巡檢人員發(fā)現(xiàn)汽機(jī)右側(cè)高壓調(diào)節(jié)門(mén)GV3進(jìn)油管路與油動(dòng)機(jī)連接處向外噴油，管路振動(dòng)大。1分鐘后GV3進(jìn)油螺母和絲口脫開(kāi)，因無(wú)法恢復(fù)管路連接，大量EH油泄漏，系統(tǒng)“EH油壓低”保護(hù)動(dòng)作觸發(fā)汽機(jī)跳閘。

分析認(rèn)為，該汽輪機(jī)共有4個(gè)GV調(diào)門(mén)。在順序閥控制方式下，基本上由GV3承擔(dān)著一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)任務(wù)，調(diào)節(jié)頻率大。調(diào)節(jié)過(guò)程中電液伺服閥的頻繁動(dòng)作引起EH油系統(tǒng)管路振動(dòng)，長(zhǎng)期受此振動(dòng)影響，GV3油動(dòng)機(jī)油接頭出現(xiàn)滲油、松脫。在本次事件中，如果能夠及早退出一次調(diào)頻和AGC控制，將機(jī)組穩(wěn)定在某一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，將大大減緩EH油管路振動(dòng)，為后續(xù)補(bǔ)救工作贏得時(shí)間，避免跳機(jī)。

2.5 發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)誤動(dòng)跳閘

2011年6月14日，#1機(jī)組負(fù)荷600MW。08時(shí)43分，空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組全部跳閘，08時(shí)56分，#1機(jī)組DCS來(lái)“PCU35M05有IO模件故障”報(bào)警，該柜控制的發(fā)電機(jī)定子冷卻水、開(kāi)式循環(huán)冷卻水、閉式循環(huán)冷卻水等系統(tǒng)畫(huà)面監(jiān)測(cè)參數(shù)顯示異常。09時(shí)19分，#1機(jī)組發(fā)電機(jī)因斷水保護(hù)動(dòng)作跳閘。

分析認(rèn)為：（1）基建期間，廠內(nèi)通風(fēng)與制冷設(shè)備在總體設(shè)計(jì)上沒(méi)有統(tǒng)一協(xié)調(diào)，考慮不周，把關(guān)不嚴(yán)，存在較大缺陷；（2）事發(fā)當(dāng)天室外空氣濕度非常大，在冷水機(jī)組跳閘后又沒(méi)有關(guān)閉空調(diào)風(fēng)機(jī)的情況下，大量濕空氣通過(guò)新風(fēng)管道被送入電子間，致使室內(nèi)濕度迅速增大（至97%），從而引發(fā)DCS35號(hào)柜模件誤發(fā)發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)信號(hào)，機(jī)爐電大聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作跳發(fā)電機(jī)；（3）運(yùn)行人員如果及時(shí)采取措施，關(guān)閉電子間新/排風(fēng)口調(diào)節(jié)擋板，可以為后續(xù)補(bǔ)救工作贏得時(shí)間；（4）應(yīng)在電子間內(nèi)增加柜式空調(diào)，可以在原有空調(diào)系統(tǒng)故障或出力不足時(shí)，起到除濕及降溫作用。

2.6 MEH柜模件重啟導(dǎo)致小汽輪機(jī)不出力，鍋爐給水流量低跳閘

2015年4月15日，#1機(jī)組600MW時(shí)突發(fā)給水流量低跳閘。后查明該事故屬ABB公司DCS系統(tǒng)典型的PFI故障問(wèn)題。負(fù)責(zé)小汽輪機(jī)控制的MEH機(jī)柜誤發(fā)PFI故障，模件重啟，小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令歸零，鍋爐失去給水，最后給水流量低保護(hù)動(dòng)作。在后續(xù)工作中，按ABB公司的方案，屏蔽了所有機(jī)柜的PFI信號(hào)。

3 結(jié)語(yǔ)

該廠投產(chǎn)以來(lái)的典型熱工保護(hù)動(dòng)作中，與熱工保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備質(zhì)量相關(guān)的有三次，分別是“汽機(jī)振動(dòng)大跳閘”、“MEH柜模件重啟導(dǎo)致小汽輪機(jī)不出力，鍋爐給水流量低跳閘”和“TSI超速保護(hù)誤動(dòng)跳閘”，事故后分別對(duì)軟硬件系統(tǒng)作了完善、改進(jìn)。與操作補(bǔ)救措施不到位有關(guān)的有三次，分別是“凝汽器真空低跳閘”、“EH油壓低跳閘”和“發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)誤動(dòng)跳閘”。目前，新建電廠都推行運(yùn)行操作員全能值班制度，人員數(shù)量較少，很難掌握全廠所有系統(tǒng)，在沒(méi)有事故預(yù)案的情況下，短時(shí)間內(nèi)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件有很大的難度。借助網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)，認(rèn)真研究國(guó)內(nèi)各類事故原因，結(jié)合本廠實(shí)際情況逐步建立各種事故預(yù)案，對(duì)減少熱工保護(hù)動(dòng)作次數(shù)有著非常重要的意義。

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[責(zé)任編輯：王楠]