燃煤鍋爐空氣預(yù)熱器跳閘原因分析及對(duì)策

鄭怡慧

(山西侯馬熱電分公司，侯馬 043008)

0 引 言

某電廠工程安裝2×300 MW亞臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組于2014年10月、11月先后投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。鍋爐為哈爾濱集團(tuán)有限公司制造的，為一次中間再熱、尾部雙煙道、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，四角切圓布置燃煤汽包鍋爐，鍋爐配有兩臺(tái)50%容量的三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)空預(yù)器)。

1 事件一

1.1 事件經(jīng)過(guò)

2019年7月12日，某電廠#1機(jī)組負(fù)荷為194.2 MW，各參數(shù)顯示正常，無(wú)異常報(bào)警。兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)和兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，AGC方式，ABC三臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，1D、1E磨煤機(jī)停備，給煤量127.64 t/h，鍋爐指令83.01%。11∶16∶41，1B空預(yù)器停轉(zhuǎn)1報(bào)警信號(hào)發(fā)出，11∶16∶44，1B空預(yù)器停轉(zhuǎn)2報(bào)警信號(hào)發(fā)出。11時(shí)16分47秒，#1機(jī)組1B送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)跳閘，#1機(jī)組RB動(dòng)作，機(jī)組負(fù)荷由194 MW快速下降至164 MW，DCS畫(huà)面首出“送風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作”，首出原因均為“同側(cè)空預(yù)器跳閘延時(shí)2S保護(hù)動(dòng)作”，通過(guò)檢查1B送風(fēng)機(jī)跳閘首出畫(huà)面，發(fā)現(xiàn)1B空預(yù)器跳閘首出燈亮，由此可以判斷1B空預(yù)器跳閘信號(hào)發(fā)引起1B側(cè)一次風(fēng)機(jī)、1B送風(fēng)機(jī)、1B引風(fēng)機(jī)跳閘，機(jī)組RB動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組快速甩負(fù)荷。運(yùn)行人員檢查DCS畫(huà)面1B空預(yù)器狀態(tài)為“運(yùn)行”，檢修人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)空預(yù)器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)空預(yù)器電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，1B空預(yù)器停轉(zhuǎn)報(bào)警傳感器安裝支架掉落。11時(shí)19分05秒，匯報(bào)省電網(wǎng)公司調(diào)度中心。11∶50故障處理正常，12∶02啟動(dòng)1B側(cè)風(fēng)機(jī)，2C磨煤機(jī)；機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行方式。

1.2 原因分析

空預(yù)器跳閘條件原設(shè)計(jì)為“空氣預(yù)熱器主變頻器停止?fàn)顟B(tài)”與“空氣預(yù)熱器輔變頻器停止?fàn)顟B(tài)”或“空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)報(bào)警”，停轉(zhuǎn)報(bào)警傳感器原為一個(gè)，在熱工隱患排查中發(fā)現(xiàn)為單點(diǎn)保護(hù)，并且停轉(zhuǎn)報(bào)警信號(hào)取自就地變頻器PLC輸出，于2017年11月14日至15日進(jìn)行改造，改造前空預(yù)器轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)檢測(cè)系統(tǒng)工作原理圖如圖1-2所示。

圖1

圖2

改造后在就地增加一組停轉(zhuǎn)傳感器，并將轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)報(bào)警信號(hào)全部引至DCS系統(tǒng)，將空氣預(yù)熱器跳閘條件改為“空氣預(yù)熱器主變頻器停止?fàn)顟B(tài)”與“空氣預(yù)熱器輔變頻器停止?fàn)顟B(tài)”或“空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)報(bào)警1”與“空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)報(bào)警2”，圖2為改造后的安裝圖。

通過(guò)調(diào)取歷史曲線(xiàn)并根據(jù)上述檢查分析，11時(shí)16分41秒1B空預(yù)器停轉(zhuǎn)1報(bào)警信號(hào)發(fā)出，11時(shí)16分44秒1B空預(yù)器停轉(zhuǎn)2報(bào)警信號(hào)發(fā)出，延時(shí)2S，11時(shí)16分46秒1B空預(yù)器跳閘信號(hào)觸發(fā)(實(shí)際空預(yù)器未停止)，11時(shí)16分47秒1B送風(fēng)機(jī)RB、1B一次風(fēng)機(jī)RB、1B引風(fēng)機(jī)RB同時(shí)動(dòng)作，圖3為歷史趨勢(shì)圖。

圖3

因此確認(rèn)空預(yù)器停轉(zhuǎn)報(bào)警信號(hào)1、2探頭支架掉落是造成機(jī)組RB發(fā)生的直接原因，從現(xiàn)場(chǎng)檢查分析看：

(1)焊點(diǎn)因振動(dòng)或氧化等原因振裂松動(dòng)，導(dǎo)致支架掉落。

(2)焊接處有銹跡，焊接質(zhì)量欠佳，現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期振動(dòng)導(dǎo)致焊接處脫落，從而導(dǎo)致支架掉落。

(3)支架設(shè)計(jì)過(guò)于粗糙且不合理，兩個(gè)傳感器安裝在一個(gè)支架上，不符合二十五項(xiàng)反措9.4.3要求。

1.3 整改措施

(1)對(duì)1B空預(yù)器停轉(zhuǎn)信號(hào)傳感器支架進(jìn)行分離，將原來(lái)的一個(gè)支架改為兩個(gè)支架，兩個(gè)傳感器分別安裝在不同的支架，如圖1所示。

(2)因機(jī)組運(yùn)行，對(duì)1A空預(yù)器、2A空預(yù)器、2B空預(yù)器停轉(zhuǎn)信號(hào)傳感器支架進(jìn)行檢查，對(duì)支架進(jìn)行了加固。

1.4 暴露問(wèn)題

(1)專(zhuān)業(yè)技術(shù)及管理人員設(shè)備治理及隱患排查不徹底，未能對(duì)隱患引起判斷。

(2)專(zhuān)業(yè)技術(shù)及管理人員針對(duì)保護(hù)重視力度不夠。

1.5 防范措施

(1)針對(duì)空預(yù)器停轉(zhuǎn)信號(hào)傳感器進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)檢查，對(duì)其他支架進(jìn)行加固。

(2)利用機(jī)組停備，對(duì)主保護(hù)及輔助保護(hù)再進(jìn)行摸排檢查，從傳感器到測(cè)量端子，從源頭開(kāi)始治理。對(duì)整套系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，消除其他可能存在的隱患。

2 事件二

2.1 事件經(jīng)過(guò)

事發(fā)前#1機(jī)組負(fù)荷為197.5 MW，各參數(shù)顯示正常，無(wú)異常報(bào)警。AGC方式，ABC臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，1D、1E磨煤機(jī)停備，11月17日17∶58分，#1爐1B空預(yù)器DCS畫(huà)面顯示：1B空預(yù)器主電機(jī)高速運(yùn)行信號(hào)消失，主電機(jī)電流由13.77A降至0，1B空預(yù)器主、輔電機(jī)連鎖啟動(dòng)指令發(fā)出，1B空預(yù)器主、輔電機(jī)停轉(zhuǎn)，#1爐RB保護(hù)動(dòng)作。繼保人員、運(yùn)行人員共同到變頻器就地控制柜檢查發(fā)現(xiàn)1B空預(yù)器變頻器正常，無(wú)故障信號(hào)，無(wú)相應(yīng)故障燈點(diǎn)亮，試啟動(dòng)發(fā)現(xiàn)1B空預(yù)器主、輔電機(jī)遠(yuǎn)方/就地均無(wú)法啟動(dòng)。18∶15，在就地按停止1B空預(yù)器主電機(jī)后，再次啟動(dòng)1B空預(yù)器輔電機(jī)，輔電機(jī)運(yùn)行正常。18∶30，電氣專(zhuān)業(yè)檢查發(fā)現(xiàn)：1B空預(yù)器主電機(jī)絕緣正常，主電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)正常(同軸輔電機(jī)在轉(zhuǎn))。20∶00，用1B空預(yù)器主變頻器外接備用電機(jī)進(jìn)行試轉(zhuǎn)，遠(yuǎn)方/就地試轉(zhuǎn)正常，確認(rèn)主變頻器控制回路正常。21∶35，1B空預(yù)器主、輔電機(jī)互聯(lián)正常，恢復(fù)1B空預(yù)器主電機(jī)運(yùn)行。

2.2 原因分析

1B空預(yù)器主、輔電機(jī)遠(yuǎn)方/就地均無(wú)法啟動(dòng)原因分析主電機(jī):當(dāng)時(shí)雖然主電機(jī)變?cè)谶\(yùn)行狀態(tài)，但變頻器沒(méi)有接收到“正常速度選擇信號(hào)(高速)”，變頻器沒(méi)有進(jìn)行調(diào)速輸出，電機(jī)就沒(méi)有轉(zhuǎn)速。輔電機(jī)：主電機(jī)變頻器在運(yùn)行，主電機(jī)聯(lián)鎖輔電機(jī)電氣聯(lián)鎖回路斷開(kāi)，輔電機(jī)變頻器啟動(dòng)回路沒(méi)有接通。

1B空預(yù)器主電機(jī)停止后沒(méi)有聯(lián)啟輔電機(jī)原因分析：1B空預(yù)器主電機(jī)停止后，DCS主、輔連鎖條件滿(mǎn)足，DCS發(fā)連鎖啟動(dòng)輔電機(jī)指令，因 1B 空預(yù)器主電機(jī)變頻器在運(yùn)行，電氣聯(lián)鎖啟動(dòng)輔變頻器回路不能接通(主電機(jī)變頻器運(yùn)行繼電器KA03動(dòng)作，其常閉接點(diǎn)斷開(kāi)啟動(dòng)輔變頻器回路)，1B空預(yù)器輔電機(jī)不能正常啟動(dòng)。

1B空預(yù)器主電機(jī)“高速運(yùn)行”信號(hào)消失原因分析：就地控制柜正常速度選擇(高運(yùn)行)相關(guān)二次回路接觸不良(速度選擇開(kāi)關(guān)或回路端子等)，變頻器沒(méi)有接收到“正常速度選擇”信號(hào)，變頻器沒(méi)有輸出，繼電器KA07沒(méi)有動(dòng)作(如圖4所示)。

圖4 主變頻器“高速運(yùn)行”二次回路

綜上所述，并經(jīng)變頻器廠家確認(rèn)，初步分析1B空預(yù)器電機(jī)停運(yùn)直接原因?yàn)椋憾位芈方佑|不良(速度選擇開(kāi)關(guān)或回路端子等)。

2.3 控制措施

(1)繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)要深刻吸取本次事件教訓(xùn)，對(duì)空預(yù)器二次回路全面排查，做到應(yīng)修必修，逢修必緊，修必修好。

(2)DCS邏輯優(yōu)化方案：修改為：“空預(yù)器主電機(jī)停止信號(hào)三取二”發(fā)出后，瞬時(shí)發(fā)“跳閘空預(yù)器主電機(jī)”脈沖指令(保持5秒)，同時(shí)延時(shí)1秒發(fā)“聯(lián)鎖啟動(dòng)輔助電機(jī)”指令，啟動(dòng)輔助電機(jī)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)兩起典型空預(yù)器跳閘事件的分析與處理，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，希望能給同類(lèi)型機(jī)組設(shè)備運(yùn)行提供參考，防止發(fā)生空預(yù)器跳閘事件發(fā)生。