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        600MW汽輪機DEH故障分析及處理

        2012-08-18 03:22:46瞿七九
        電力安全技術 2012年10期
        關鍵詞:汽門接線汽輪機

        瞿七九

        (廣東粵電靖海發(fā)電有限公司,廣東 惠來 515223)

        汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)是控制汽輪機啟動、升速和發(fā)電運行的設備。該系統(tǒng)以數(shù)字計算機作為控制器,以電液轉(zhuǎn)換器、高壓抗燃油系統(tǒng)和油動機作為執(zhí)行器,對汽輪機實行自動控制。其主要功能包括:啟動前的準備控制,運行方式的選擇,轉(zhuǎn)速、負荷控制以及機組保護等。如果DEH系統(tǒng)發(fā)生異常,將嚴重影響機組的安全和穩(wěn)定運行。對機組運行過程中DEH系統(tǒng)的常見問題進行分析,指出導致故障的原因,并給出應采取的措施,保證DEH系統(tǒng)的正常運行,為在建電廠和運行中的機組提供借鑒。

        1 機組中壓聯(lián)合汽閥活動試驗不成功

        1.1 故障現(xiàn)象

        2008-05-05,某廠2號機組做中壓聯(lián)合汽閥活動試驗。在做左側試驗時,當閥門關到7 %時,右側中壓調(diào)節(jié)閥關閉,1 s以后又重新開啟,閥門活動試驗失敗。

        1.2 原因分析

        閥門活動試驗過程如下:左側試驗時,ICVL以10 %/s的速率從全開位向全關位動作,當關到10 %時,快關閥帶電,全關到零位。接著,RSVL試驗電磁閥帶電,RSVL從全開位向全關位動作。當RSVL關到10 %時,RSVL快關閥帶電,全關到零位。然后,RSVL試驗電磁閥及快關閥失電,RSVL從全關位向全開位動作。接著,ICVL快關閥失電,ICVL以10 %/s的速率從全關位向全開位動作。右側活動試驗同左側。

        在做左側閥門活動時,ICVL以10 %/s的速率從全開位關到10 %,此時快關電磁閥帶電,右側調(diào)節(jié)閥關閉。結合2008-01-23和2008-02-09做右側閥門活動試驗時,ICVR以10 %/s的速率從全開位關到10 %時,快關電磁閥帶電,左側調(diào)節(jié)閥關閉的情況可以推斷:左、右側調(diào)節(jié)閥的快關電磁閥的接線接反了。

        1.3 防范措施

        (1) 檢查左、右側快關電磁閥的接線是否正確。

        (2) 檢查閥門活動試驗邏輯是否完整。

        (3) 在閥門活動試驗時,減小指令的變化速率,使閥位反饋能采集到在10 %位置時的信號。

        2 機組高壓主汽閥活動試驗時跳閘

        2.1 故障現(xiàn)象

        2009-02-16,2號機組負荷為299 MW,主汽壓為14.66 MPa,鍋爐給水流量為807 t/h,給煤量為116 t/h,主汽溫度為567 ℃,A,B小機運行,A,C,D,F(xiàn)磨煤機運行,其他輔機正常運行。13:22~13:26,主機做左、右側中壓聯(lián)合閥門活動試驗,閥門動作正常。13:27:16,開始做右側高壓主汽門閥門活動試驗;當右側高壓主汽門關到位時,發(fā)電機跳閘,汽輪機跳閘,同時鍋爐MFT動作,其他輔機跳閘正常。隨后查看報警信息和趨勢圖發(fā)現(xiàn),汽輪機首先跳閘,連跳發(fā)電機,使鍋爐MFT動作。

        2.2 原因分析

        事故發(fā)生后,熱控人員迅速查看報警信息、趨勢圖和相關的邏輯。查看汽輪機已跳閘信號的邏輯:汽輪機已跳閘(DEH的EH油壓力低于3.9 MPa,“三取二”作為跳閘信號);任一中壓主汽門關,同時任一高壓主汽門關。當上述任一信號觸發(fā)時,將作為汽輪機已跳閘信號,并連跳發(fā)電機。汽輪機跳閘后,發(fā)現(xiàn)A側中壓主汽門的關限位信號一直存在。13:27:16,做右側高壓主汽門閥門活動試驗時關到位信號觸發(fā),滿足“任一中壓主汽門關,同時任一高壓主汽門關”的觸發(fā)邏輯,觸發(fā)汽輪機已跳閘信號,導致發(fā)電機跳閘,同時連跳汽輪機,鍋爐MFT動作。

        對A側中壓主汽門的關限位開關進行檢查發(fā)現(xiàn),其內(nèi)部有水滴。此時測量常開觸點的電阻為240 Ω,觸點閉合。更換新的限位開關后工作正常,并對有泄漏的地方進行了封堵。初步分析,開關內(nèi)部有水滴的原因為:該閥門旁邊有BDV閥,機組運行時此閥門漏汽,長時間積累且水蒸氣凝結,導致開關觸點誤閉合。

        2.3 防范措施

        (1) 中壓主汽門和高壓主汽門的就地開、關的限位開關分為2路,分別接到DCS系統(tǒng)和DEH系統(tǒng)。DEH系統(tǒng)的開、關反饋在畫面上只是作為顯示用,而DCS系統(tǒng)的關反饋經(jīng)過邏輯運算后作為汽輪機已跳閘信號,同時也作為再熱器保護中“主汽門關信號”。由于DCS畫面沒有顯示,不利于運行人員的監(jiān)視,因此應在DCS系統(tǒng)邏輯中增加各調(diào)節(jié)閥和主汽閥的開、關網(wǎng)點,同時在DCS畫面上增加監(jiān)視點。

        (2) 對高壓主汽門和高壓調(diào)節(jié)閥做閥門活動試驗時,需滿足:

        ① 所有HSS03卡件正常;

        ② 負荷在250~350 MW;

        ③ 機組不在鍋爐主控方式;

        ④ 發(fā)電機出口斷路器閉合;

        ⑤ 所有高壓和中壓主汽門全開;

        ⑥ DEH在自動方式。

        其中第⑤條中所引用的是現(xiàn)場到DEH系統(tǒng)的測點,因此把現(xiàn)場到DCS的測點也添加到此條件中,從而防止信號誤動作引起的機組跳閘。

        (3) 對主機的主汽門和調(diào)節(jié)門的限位開關進行全面檢查,看是否存在同樣的問題。若存在同樣的問題,則對有問題的開關進行更換,并檢查其密封性是否良好。

        3 機組閥門活動時閥門跳變

        3.1 故障現(xiàn)象

        2009-03-02,2號機組負荷為299 MW,汽輪機為本地功率回路自動方式,主汽壓為14 MPa,鍋爐給水流量為807 t/h,給煤量為116 t/h,主汽溫度為566 ℃,A,B小機運行,其他輔機運行正常。14:10~14:58,主機做閥門活動試驗,在高壓調(diào)節(jié)閥閥門活動試驗結束時,該閥門的閥位發(fā)生跳變,后恢復正常。CV2,CV3,CV4都出現(xiàn)過同樣的問題,同時在2009-02-23做閥門活動試驗時也存在同樣的情況。

        3.2 原因分析

        CV閥活動試驗過程:在PGP操作員站上按下“試驗按鈕”和“CV活動試驗按鈕”后,閥門活動試驗開始。該CV閥指令鎖定當前值,然后以0.333 %/s的速率關閉閥門。當閥位關到10 %時,該閥的快關電磁閥得電,全關到零位,閥門活動試驗結束。隨后,該閥的快關閥失電,CV閥以0.333 %/s的速率從全關位開到該閥的鎖定位置,同時切換到正常調(diào)節(jié)回路,接受“手動參考指令”。

        主機在做閥門活動試驗過程中,投入功率回路,維持機組負荷穩(wěn)定。當鍋爐燃燒不穩(wěn)或汽輪機的調(diào)節(jié)閥在做閥門活動試驗時,都對負荷有擾動,在投入功率回路的情況下,“手動參考指令”不能維持穩(wěn)定,當閥門活動試驗結束,該閥切換到正常調(diào)節(jié)回路時,指令存在跳變的情況,導致閥門波動。

        3.3 防范措施

        為了維持機組負荷穩(wěn)定,同時也防止閥門指令跳變,在閥門活動試驗結束,該閥切換到正常調(diào)節(jié)回路時,增加速率限制(改為0.333 %/s,對CV1,CV2,CV3,CV4),這樣在“手動參考指令”發(fā)生變化時,閥門指令不會跳變,而是緩慢變化,同時也不影響機組正常負荷調(diào)節(jié)。

        4 機組DEH調(diào)門、主汽門突關

        4.1 故障現(xiàn)象

        2010-03-12T11:22:38,1號機組DEH調(diào)門、主汽門突然關閉了一下,約2 s后自動恢復正常,對機組負荷未造成影響。

        調(diào)門和主汽門的關閉使機組的CCS切除、AGC退出、VV閥打開。經(jīng)查記錄發(fā)現(xiàn),DEH的左側主汽門指令由原來的98.15 %關到-1.5 %,REFERENCE、LOAD REFERENCE由原來的86 %關到0、手動參考指令MANUALREF由原來的86 %關到0,EH油壓有微小的波動(11.29~10.92 MPa),其他相關變量未查到記錄。

        4.2 原因分析

        由于可查到的記錄量太少,無法直接找到原因,通過排除法分析可能是一個RUN信號發(fā)生通訊翻轉(zhuǎn)造成本次的調(diào)門、主汽門突關一下。同時,RUN信號由M4控制器通訊到M2時,在M2控制器內(nèi)用了2個DI/B塊來取同一個RUN,這種設計是不允許的,可能會引起意想不到的情況發(fā)生。經(jīng)檢查,還有其他信號采用這種通訊方式,這是不允許的,根據(jù)編譯有“Input reference has already been accessed”報警信號。這個報警是不能忽略的,應該處理好(經(jīng)查,M2控制器有6處;M4控制器有8處)。這可能是當初將3對控制器改為2對控制器后,邏輯合并時沒有理順造成的。

        因引起主汽門關閉的原因較少,可以從主汽門著手查找排除。由邏輯分析可以看到,RUN信號由M4控制器通訊到M2控制器時,在M2控制器內(nèi)用了2個DI/B塊來取同一個RUN,這種設計是不允許的。當M2控制器第1個DI/B(塊號564,送到M2控制器后交叉參考為:RUN OSP)讀取M4控制器的RUN信號后,其通訊內(nèi)部可能會清零。當M2控制器第2個DI/B(塊號614,送到M2控制器后交叉參考為:RUN AUTO)再讀取M4控制器的RUN信號,就有可能會出錯。當RUN AUTO信號發(fā)生短暫翻轉(zhuǎn)時,就會出現(xiàn)與本次現(xiàn)象一樣的調(diào)門和左側主汽門突關到0的情況。

        4.3 防范措施

        (1) 更正DEH不同控制器間不恰當?shù)耐ㄓ嵎绞?。當同一個控制器通過多個DI/B(或DI/L,AI/B等)取另一個控制的同一個變量時,會造成數(shù)據(jù)通訊的不穩(wěn)定,往往會造成排在后面塊號的DI/B取不到數(shù)據(jù)而變得不穩(wěn)定。

        (2) 邏輯修改原則。刪除多余的DI/B或AI/B塊,保留塊號較小的那個塊,以實現(xiàn)DEH邏輯運算的順序不會改變。這點非常重要,因為DEH對塊的執(zhí)行順序是有嚴格要求的,DEH的塊號順序改變后,會引起不正確的邏輯發(fā)生。

        5 機組GV3故障報警

        5.1 故障現(xiàn)象

        2011年5~6月,1號機組DEH系統(tǒng)的3號調(diào)門(GV3)控制卡(HSS03卡)相繼出現(xiàn)了3次故障。在采取了更換卡件、LVDT、預制電纜,并對GV3相關接線進行了搖絕緣測試等措施后,故障依然無法消除,對機組安全運行造成威脅。

        GV3調(diào)門各種報警信號的邏輯處理原理如圖1所示。

        圖1 調(diào)門狀態(tài)報警信號的邏輯處理原理

        2011-05-22晚,1號機組DEH系統(tǒng)GV3發(fā)出SEC1,SEC2故障的報警,現(xiàn)場GV3調(diào)門全開。SEC1,SEC2故障是指現(xiàn)場反饋回來的LVDT次級線圈信號在HSS03卡內(nèi)部判斷出現(xiàn)異常。處理時,更換了GV3控制卡(HSS03)后正常。

        2011-06-07,1號機組DEH系統(tǒng)GV3發(fā)出A/D、D/A狀態(tài)故障。其故障特點是經(jīng)常出現(xiàn)一個異常故障,然后又能自動恢復正常,而現(xiàn)場的調(diào)門則沒有太大變化。處理時,更換了GV3閥門控制卡HSS03、LVDT傳感器、伺服閥;對GV3的控制接線、LVDT接線等進行了搖絕緣檢查,沒有發(fā)現(xiàn)異常情況,可排除接線問題;在DEH機柜側測量2路伺服閥控制線圈電阻,電阻值正常且阻值穩(wěn)定,沒有異常,可排除接線不穩(wěn)定問題。經(jīng)處理后,GV3恢復正常。

        2011-06-08,GV3又偶爾發(fā)出輸出1狀態(tài)、輸出2狀態(tài)同時故障,有時還伴有微處理器故障(為HSS03卡離線后的卡件硬手動控制方式)。其故障特點是故障報警閃一下,持續(xù)時間不超過2 s,又自動恢復正常。

        5.2 原因分析

        從各次故障的處理情況來看,更換了HSS03卡、LVDT、伺服閥、預制電纜,測量接線過絕緣電阻,測量過伺服閥線圈及其接線連成的回路電阻,均沒有發(fā)現(xiàn)問題。從故障的類型來看,3次各不相同,沒有共同點。綜合分析后認為,很可能是卡件質(zhì)量不穩(wěn)定,或是卡件背板不穩(wěn)定,造成GV3頻頻故障。若是接線端子板存在故障,則不會出現(xiàn)卡件離線的故障,故端子板故障的可能性不大。

        由于ABB的HSS03卡電路設計太過復雜,電源設計與現(xiàn)場沒有很好地匹配,除受到現(xiàn)場因素的影響外,本身的功耗也較高,所以其故障率較高來應對。

        5.3 防范措施

        卡件故障的根本原因是卡件的質(zhì)量或背板有問題,造成卡件出現(xiàn)短時離線,建議采取如下對策。

        (1) 因為HSS03卡本身設計就存在較多缺陷,質(zhì)量不穩(wěn)定,建議采用檢測過程嚴格、質(zhì)量較好的正規(guī)公司的全新的HSS03卡,不建議使用返修卡。

        (2) 在機組2010年底的小修過程中,對HSS03卡進行了調(diào)整,設置了2路LVDT自動切換功能,調(diào)高了LVDT的激勵電壓。由于國產(chǎn)LVDT的內(nèi)阻較大,會大幅度增加HSS03卡的功耗,故障的幾率,因此在運行中要注意觀察;若發(fā)現(xiàn)HSS03卡故障率較高,則建議調(diào)低LVDT激勵電壓,同時也可以降低控制輸出電流的幅度,如原來設計的±40 mA輸出,可以改為±32 mA或更低,以降低HSS03卡的功耗。

        1 盛賽斌.控制設備及系統(tǒng)[D].武漢:武漢大學2005(07).

        2 上海新華公司.電站汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng)-DEH[M].北京:中國電力出版社,2005.

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