2A空預(yù)器主變頻器跳閘故障案例研究及防范措施

王迪迪

（安徽華電蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241000）

空氣預(yù)熱器（以下簡稱“空預(yù)器”）是電廠鍋爐中的重要設(shè)備?？疹A(yù)器將鍋爐尾部煙道中排出的煙氣中攜帶的熱量，通過散熱管/片傳導(dǎo)到進(jìn)入鍋爐前的空氣中，將空氣預(yù)熱到一定的溫度。

熱管式空氣預(yù)熱器是利用鍋爐出口煙氣所帶的熱能，通過熱管的超導(dǎo)進(jìn)行傳熱，用來預(yù)熱鍋爐助燃空氣。在實際生產(chǎn)中空預(yù)器發(fā)生故障，降低熱效率，影響生產(chǎn)。本文以具體的事故案例分析空預(yù)器發(fā)生故障帶來的影響，探究故障原因的找尋方式。

1 空預(yù)器基本情況介紹

某電力生產(chǎn)公司每爐布置2臺三分倉容克式預(yù)熱器，型號為32-VI（T）-2100-SMR，轉(zhuǎn)子直徑為13552mm，傳熱元件總高度2100mm，主驅(qū)動電機(jī)22kW；傳熱元件按煙氣流動方向可以分為熱端、中層、和冷端層，空預(yù)器旋轉(zhuǎn)方向為：煙氣→一次風(fēng)→二次風(fēng)?？疹A(yù)器的密封系統(tǒng)由轉(zhuǎn)子密封（熱端和冷端），徑向密封片，轉(zhuǎn)子中心筒密封片，軸向密封片，旁路密封片組成?？疹A(yù)器變頻器型號為ABB ACS550-01-059A-4、功率30kW,空預(yù)器電機(jī)功率22kW，驅(qū)動方式為一拖一，控制方式具備遠(yuǎn)程/就地手動啟停、空預(yù)器主輔電機(jī)聯(lián)鎖啟停和硬回路互鎖等。

2 故障案例分析

2.1 事故經(jīng)過

事故發(fā)生在2017年6月，所用設(shè)備已經(jīng)正常運行10年，事故發(fā)生的具體經(jīng)過，如表1所示。

表1 事故經(jīng)過詳情

2.2 空預(yù)器跳閘原因分析

故障1：2A空預(yù)器主變頻器跳閘后，2A空預(yù)器輔電機(jī)未聯(lián)啟以及手動強(qiáng)啟不成功。

原因分析：2A空預(yù)器主變頻器跳閘后，運行人員未在DCS上進(jìn)行停止指令操作，合閘繼電器KA1處于自保持狀態(tài)，2A空預(yù)器輔變頻器合閘回路硬接線繼電器互鎖接點KA1（2、10）處于斷開狀態(tài)，導(dǎo)致2A空預(yù)器輔變頻器合閘回路不通，如圖1所示，此時，聯(lián)鎖解除仍無法手動強(qiáng)制啟動2A空預(yù)器輔變頻器，須先在DCS上發(fā)跳2A空預(yù)器主變頻器指令信號，使電氣閉鎖回路解除，2A空預(yù)器輔電機(jī)才可以啟動。

圖1 2A空預(yù)器變頻器啟停接線回路原理圖

故障2：2A空預(yù)器主變頻器跳閘后手動強(qiáng)啟主變頻器未成功。

原因分析：2A空預(yù)器主變頻器跳閘后，在強(qiáng)啟2A空預(yù)器主變頻器前主變頻器的合閘回路已經(jīng)處于合閘保持狀態(tài)，而手動強(qiáng)啟是再次觸發(fā)2A空預(yù)器主變頻器合閘回路，因啟動2A空預(yù)器變頻器的繼電器接點KA1（7、11）此時是未閉合狀態(tài)，致使2A空預(yù)器變頻器啟動開入回路未導(dǎo)通，所以2A空預(yù)器主變頻器無法啟動，如圖1～3所示。

圖3 強(qiáng)啟時SOE記錄

故障3：2A空預(yù)器主變頻器堵轉(zhuǎn)跳閘后，就地控制柜上運行及停止?fàn)顟B(tài)指示燈均亮。

原因分析：2A空預(yù)器主變頻器堵轉(zhuǎn)跳閘后，經(jīng)檢查運行人員未在DCS上進(jìn)行輸入停止指令操作，此時，繼電器接點KA15未動作，繼電器接點KA14處于合閘自保持狀態(tài)，合閘指示燈SA1亮。2A空預(yù)器主變頻器堵轉(zhuǎn)保護(hù)動作后繼電器接點KA6動作，繼電器接點KA1返回，SA2分閘指示燈亮，如圖1、圖2所示。

圖2 變頻器本體控制回路原理接線圖

故障4：2A空預(yù)器主變頻器跳閘及自啟停。

原因分析：2A空預(yù)器主變頻器跳閘及頻繁自啟停，就地控制柜上運行指示燈處于常亮狀態(tài)，即2A空預(yù)器主變頻器合閘回路處于導(dǎo)通狀態(tài)，可判斷無外部跳閘信號開入。導(dǎo)致2A空預(yù)器主變頻器啟停的僅有繼電器接點KA1(7、11)，接點通時變頻器啟動，接點斷開則變頻器停止，2A空預(yù)器主變頻器進(jìn)入自由停車狀態(tài)，2A空預(yù)器主變頻器的瞬時電流突降到0，如圖1、圖2和圖4所示。

圖4 2A空預(yù)器主變頻器啟停反饋及電流狀態(tài)

通過對更換下來的繼電器KA1用保護(hù)測試儀進(jìn)行校驗，發(fā)現(xiàn)繼電器KA1的電磁銜鐵吸合力度比正常繼電器較弱，經(jīng)在24V額定電壓下對備用常開接點KA1(5、9）校驗發(fā)現(xiàn)其處于斷開狀態(tài)，不能吸合，經(jīng)保護(hù)測試儀校驗其他繼電器正常。

3 檢查處理過程

（1）2#爐A空預(yù)器停轉(zhuǎn)以后，同側(cè)引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖跳閘正常，空預(yù)器入口煙氣擋板關(guān)閉正常，空預(yù)器出口一、二風(fēng)擋板關(guān)閉正常，檢查運行側(cè)送、引風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)動葉開度自動增加，并監(jiān)視風(fēng)機(jī)不超電流，一次風(fēng)出口擋板聯(lián)鎖關(guān)閉，送風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)擋板及引風(fēng)機(jī)進(jìn)口聯(lián)絡(luò)擋板關(guān)閉，對2A空預(yù)器進(jìn)行隔離。

（2）因為空預(yù)器氣煙側(cè)擋板有可能存在閥門關(guān)閉不嚴(yán)的情況，為避免煙氣漏量過大造成排煙溫度過高，造成空預(yù)器發(fā)生永久性變形，聯(lián)系檢修人員加關(guān)各個閥門。

（3）2A空預(yù)器停運后，聯(lián)系維護(hù)人員就地對2A空預(yù)器進(jìn)行了連續(xù)盤動。

（4）2A側(cè)風(fēng)機(jī)跳閘后，檢查運行側(cè)送、引風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)動葉開度自動增加，并監(jiān)視風(fēng)機(jī)不超電流，檢查各風(fēng)機(jī)軸承溫度正常。

（5）因2A空預(yù)器隔離，2A側(cè)SCR脫硝系統(tǒng)無煙氣經(jīng)過，需要對2A側(cè)脫硝系統(tǒng)進(jìn)行隔離。運行側(cè)脫硝系統(tǒng)的噴氨量及時調(diào)整確保煙囪排口脫硝NOX參數(shù)正常。

（6）2A空預(yù)器變頻器首次停運后，電氣維護(hù)人員就地確認(rèn)變頻器已停止運行，就地變頻器控制柜上的停止及運行指示燈均處于常亮狀態(tài)，檢查2A空預(yù)器變頻器控制柜上無異常參數(shù)記錄。2A空預(yù)器主變頻器第二次啟動后堵轉(zhuǎn)保護(hù)動作跳閘，動作電流50A。查閱17日、18日DCS SOE記錄及詢問當(dāng)值值班人員，變頻器跳閘時運行人員在DCS無相關(guān)操作指令輸出，跳閘前的電流值運行平穩(wěn)。

（7）2015年12月，南京蘇控公司分別對2#爐A、B空預(yù)器主、輔變頻器進(jìn)行了整體解體維保，維保后A、B空預(yù)器主、輔變頻器各項性能指標(biāo)均滿足正常運行要求。

（8）2017年4月2#機(jī)組大修期間，由于空預(yù)器主、輔變頻器的繼電器長期運行后性能可靠性下降，所以對2A、2B空預(yù)器主、輔變頻器控制回路的中間繼電器進(jìn)行了整體更換，更換了與原繼電器型號規(guī)格一致的繼電器，空預(yù)器繼電器型號為OMRON)MY4-4NJ，線圈電壓DC 24V，接點容量250VAC/5A。經(jīng)查2#機(jī)組大修期間空預(yù)器變頻器的繼電器原始校驗數(shù)據(jù)記錄，在更換前對新的繼電器（2#A空預(yù)器19個，2#B空預(yù)器17個）均經(jīng)過了校驗，校驗結(jié)果均合格。

4 2A空預(yù)器停跳閘后恢復(fù)

4.1 2A空預(yù)器變頻器恢復(fù)措施

綜上分析，2A空預(yù)器主變頻器合閘繼電器KA1性能不良，運行過程中接點抖動，是導(dǎo)致變頻器無故障停運及頻繁自啟停等異?，F(xiàn)象的主要原因。維護(hù)部對2A空預(yù)器主、輔變頻器控制回路KA1、KA2、KA6、KA8、KA15、KA16、KA17、KA18繼電器進(jìn)行了更換，更換后進(jìn)行2A空預(yù)器主輔電機(jī)切換及聯(lián)鎖試驗均正常，啟動空預(yù)器主電機(jī)，將輔助電機(jī)投備用，并做空預(yù)器聯(lián)鎖試驗正常。2A空預(yù)器正常后投入2A空預(yù)器主電機(jī)運行，2A空預(yù)器輔電機(jī)備用的運行方式。

4.2 風(fēng)機(jī)并列操作

空預(yù)器啟動運行正常后啟動2A引風(fēng)機(jī)，關(guān)閉引風(fēng)機(jī)動葉至零，使2A引風(fēng)機(jī)不出力，避免大量煙氣進(jìn)入2A空預(yù)器后引起空預(yù)器煙氣側(cè)變形。

啟動2A送風(fēng)機(jī)，送風(fēng)機(jī)運行正常后，接著，增加2A引風(fēng)機(jī)出力，此時，2A空預(yù)器電流逐漸上升，適當(dāng)減小了2A引風(fēng)機(jī)出力，2A空預(yù)器電流穩(wěn)定后繼續(xù)增加2A引風(fēng)機(jī)，送、引風(fēng)機(jī)并列正常后開啟送、引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口聯(lián)絡(luò)板擋，調(diào)整風(fēng)機(jī)運行正常。

啟動2A一次風(fēng)機(jī)運行，在啟動后一次風(fēng)母管壓力上升，應(yīng)當(dāng)及時調(diào)整煤量及給水流量防止出現(xiàn)主再熱蒸汽溫度及壁溫超溫的情況。

2A空預(yù)器出口溫度與2B空預(yù)器出口溫度接近且2A空預(yù)器電流正常時，緩慢全開2A空預(yù)器出口熱一、二次風(fēng)擋板，調(diào)整送、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)出力，調(diào)整風(fēng)機(jī)并列運行正常。

5 防范措施

（1）為了避免類似情況的發(fā)生，電氣維護(hù)部應(yīng)對2#爐B側(cè)空預(yù)器主、輔電機(jī)控制回路歐姆龍繼電器進(jìn)行檢查，如檢查發(fā)現(xiàn)2#爐B側(cè)空預(yù)器主、輔電機(jī)變頻器存在故障，應(yīng)立即進(jìn)行更換。

（2）應(yīng)對空預(yù)器控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，空預(yù)器主（輔）變頻器在正常運行期間如果發(fā)生無故障跳閘信號停運時，經(jīng)邏輯判斷后DCS上應(yīng)能補發(fā)停止信號，以防再次出現(xiàn)就地合閘回路閉鎖的情況發(fā)生。

（3）應(yīng)加強(qiáng)繼電器備品備件的質(zhì)量驗收,確保繼電器備品備件質(zhì)量的合格，在更換新的繼電器時，需要對繼電器的接點吸合情況、返回電壓、絕緣和直阻進(jìn)行檢測并做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄，繼電器檢測結(jié)果應(yīng)能滿足設(shè)計指標(biāo)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

6 結(jié)語

綜上所述，空預(yù)器跳閘主變頻器跳閘后，為防止機(jī)組運行參數(shù)大幅波動引起其他異常，及時檢查輔變頻器是否聯(lián)啟，若輔變頻器未聯(lián)啟成功應(yīng)立即手動強(qiáng)啟一次空預(yù)器輔電機(jī)，如輔電機(jī)強(qiáng)啟不成功，則應(yīng)立即強(qiáng)啟一次主電機(jī)，當(dāng)空預(yù)器主電機(jī)與輔電機(jī)均強(qiáng)啟不成時，不應(yīng)再次啟動，應(yīng)按照單側(cè)空預(yù)器故障來處理。“空預(yù)器跳閘”信號發(fā)出后，送引、風(fēng)機(jī)跳閘觸發(fā)機(jī)組50%RB動作，及時檢查機(jī)組RB動作正常。如故障空預(yù)器未跳閘，立即手跳同側(cè)引風(fēng)機(jī)，觸發(fā)FSSS RB動作。機(jī)組RB動作后，機(jī)組負(fù)荷會快速降低，此時，應(yīng)注意汽溫、汽壓、給水流量的變化，必要時啟動電動給水泵運行。故障空預(yù)器側(cè)風(fēng)機(jī)跳閘后，檢查運行送、引風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)動、動葉開度自動增加，并監(jiān)視風(fēng)機(jī)不超電流。手動調(diào)整機(jī)組的運行工況，使其穩(wěn)定在新的負(fù)荷點上。因空預(yù)器變頻器設(shè)備的可靠性隨著空預(yù)器長期連續(xù)運行而降低，應(yīng)定期對空預(yù)器變頻器檢查維護(hù)，必要時更換老化的變頻器部件。