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        300MW機(jī)組空氣預(yù)熱器均停保護(hù)系統(tǒng)故障分析

        2012-09-01 02:13:10
        河北電力技術(shù) 2012年1期
        關(guān)鍵詞:電源模塊預(yù)熱器間隙

        賀 寧

        (大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司,河北 邯鄲 056044)

        大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司9、10號鍋爐為DG1025/17.4-Ⅱ12型、亞臨界參數(shù)、四角切圓燃燒、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構(gòu)架的∏型汽包爐。每臺鍋爐配2臺三分倉容克式回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器,主軸垂直布置,煙氣和空氣以逆流方式換熱。轉(zhuǎn)子直徑10.32m,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1.14r/min。每臺空氣預(yù)熱器除配備主驅(qū)動電機(jī)和輔驅(qū)動電機(jī)外,還配有手動盤車裝置與氣動馬達(dá)。主輔驅(qū)動電機(jī)互為聯(lián)鎖,當(dāng)主輔驅(qū)動電機(jī)均出現(xiàn)故障時,氣動馬達(dá)連鎖啟動。在機(jī)組正常運(yùn)行時,若空氣預(yù)熱器發(fā)生跳閘事故時,為防止空氣預(yù)熱器在高溫?zé)煔鉀_刷下受熱變形,鍋爐安全監(jiān)視系統(tǒng)(FSSS)設(shè)計(jì)有空氣預(yù)熱器均停停爐保護(hù),保護(hù)邏輯為單側(cè)空氣預(yù)熱器跳閘時,延時聯(lián)跳同側(cè)送、引風(fēng)機(jī),關(guān)閉該側(cè)空氣預(yù)熱器煙氣進(jìn)口擋板并觸發(fā)RB。雙側(cè)空氣預(yù)熱器均跳閘時,MFT動作,鍋爐安全停爐。

        1 故障情況介紹

        2010年12月21日14時29分,9號機(jī)組負(fù)荷281MW。14時30分,運(yùn)行監(jiān)屏人員發(fā)現(xiàn)9號機(jī)組空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整系統(tǒng)失電。15時08分控制中心檢修人員到達(dá)現(xiàn)場,檢查后發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整系統(tǒng)總電源開關(guān)掉閘、間隙調(diào)整系統(tǒng)PLC停運(yùn)。檢修人員做外觀檢查未發(fā)現(xiàn)其它問題,重新送電。15時13分推上該系統(tǒng)的電源開關(guān),PLC指示燈顯示運(yùn)行正常,但空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整裝置的液晶觸摸屏仍為黑屏。15時14分,F(xiàn)SSS首次跳閘記憶出“2臺預(yù)熱器均?!毙盘枺琈FT動作,機(jī)組掉閘。MFT動作前后相關(guān)歷史曲線見圖1。

        圖1 MFT動作前后歷史曲線

        2 故障原因分析

        9、10號機(jī)組投運(yùn)后,空氣預(yù)熱器均停保護(hù)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)院提供功能說明書要求,設(shè)計(jì)如下:每個空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子旁邊安裝1個接近開關(guān),轉(zhuǎn)子上設(shè)計(jì)有2個凸沿,相隔180°。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時,通過低轉(zhuǎn)速接近開關(guān)監(jiān)測凸沿發(fā)出脈沖信號,送至空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整PLC中,PLC檢測就地接近開關(guān)1min內(nèi)接通2次則判斷空氣預(yù)熱器運(yùn)轉(zhuǎn)正常,否則為停轉(zhuǎn)。并發(fā)出空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)DO信號至DCS中供FSSS做邏輯使用。電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下:從熱工總電源引來一路220V交流電源送入間隙調(diào)整系統(tǒng)盤柜后,分為兩路輸出,一路為間隙調(diào)整PLC輸入電源,另一路為24VDC電源模塊輸入電源。24V電源模塊輸出供給就地低轉(zhuǎn)速接近開關(guān)、繼電器線圈、間隙調(diào)整系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋及信號隔離裝置??諝忸A(yù)熱器電源系統(tǒng)示意見圖2。

        圖2 空氣預(yù)熱器電源系統(tǒng)

        對原有設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)每側(cè)空氣預(yù)熱器僅有1個低轉(zhuǎn)速接近開關(guān)監(jiān)測空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)動狀態(tài)且與間隙調(diào)整裝置合用,中間傳輸環(huán)節(jié)過于復(fù)雜。電源設(shè)計(jì)方面:2臺空氣預(yù)熱器的保護(hù)信號的電源沒有分散,重要保護(hù)信號與其它設(shè)備的電源也沒有分散。如果24V電源消失,而PLC運(yùn)行正常,低轉(zhuǎn)速接近開關(guān)輸出信號保持不變,PLC檢測不到低轉(zhuǎn)速接近開關(guān)的翻轉(zhuǎn)信號,即判斷2臺空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)。

        分析歷史曲線及SOE記錄,發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)速、電流均正常,而首次跳閘記憶為“2臺空氣預(yù)熱器均?!?,初步判斷為保護(hù)誤動。對空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整系統(tǒng)進(jìn)行深入檢查,發(fā)現(xiàn)機(jī)柜內(nèi)24V電源模塊故障。由于該電源模塊提供2臺空氣預(yù)熱器的低轉(zhuǎn)速接近開關(guān)的供電電源。如果24V電源消失,而PLC運(yùn)行正常,低轉(zhuǎn)速接近開關(guān)輸出信號將消失,PLC檢測不到其翻轉(zhuǎn)信號,即判斷2臺空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)。還原事故經(jīng)過,認(rèn)為24V電源模塊首先發(fā)生故障,導(dǎo)致空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)信號誤發(fā),但由于24V電源模塊故障同時造成空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整系統(tǒng)總電源掉閘,PLC失電,空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)信號因沒有電源驅(qū)動而不能發(fā)出。當(dāng)控制中心檢修人員對系統(tǒng)進(jìn)行送電后,PLC上電正常運(yùn)行,而接近開關(guān)仍處于停電狀態(tài),無法進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。PLC判斷出空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)信號并發(fā)出,導(dǎo)致機(jī)組保護(hù)誤動跳閘。

        《火電廠熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預(yù)控》[1]明確規(guī)定:觸發(fā)停機(jī)停爐的熱工保護(hù)信號測量儀表應(yīng)單獨(dú)設(shè)置;當(dāng)與其他系統(tǒng)合用時,其信號應(yīng)首先進(jìn)入優(yōu)先級最高的保護(hù)聯(lián)鎖回路,其次是模擬量控制回路,順序控制回路最低。控制指令應(yīng)遵循保護(hù)優(yōu)先原則,保護(hù)系統(tǒng)輸出的操作指令應(yīng)優(yōu)先于其他任何指令。因此,對FSSS中空氣預(yù)熱器均停保護(hù)進(jìn)行優(yōu)化整改。

        3 優(yōu)化方案及效果

        3.1 優(yōu)化方案

        3.1.1 整改保護(hù)測量回路及電源系統(tǒng)

        原有接近開關(guān)仍作為間隙調(diào)整使用,不參與FSSS邏輯。每個空氣預(yù)熱器上另加裝2個接近開關(guān),作為FSSS專用。并在盤柜中設(shè)計(jì)兩路不同的24VDC電源,實(shí)現(xiàn)同側(cè)空氣預(yù)熱器2個接近開關(guān)及繼電器電源分散。繼電器J1-J4各輸出一對常開觸點(diǎn)接近至DCS系統(tǒng)中參與保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)。接近開關(guān)接線原理見圖3。

        圖3 接近開關(guān)接線原理

        3.1.2 優(yōu)化 DCS組態(tài)

        2個接近開關(guān)同時監(jiān)測該側(cè)空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子上的2個凸沿,每個接近開關(guān)大約30s左右發(fā)出1個脈沖信號,送入DCS中做邏輯判斷。當(dāng)DCS監(jiān)測到同側(cè)2個接近開關(guān)在40s內(nèi)均無翻轉(zhuǎn)信號時,即判斷該側(cè)空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)。為確保設(shè)備穩(wěn)定性,將驅(qū)動電機(jī)變頻器轉(zhuǎn)速也作為停轉(zhuǎn)信號判斷依據(jù),并將所有停轉(zhuǎn)判斷條件做“或”邏輯觸發(fā)光字牌。空氣預(yù)熱器優(yōu)化后組態(tài)邏輯見圖4。

        圖4 空氣預(yù)熱器優(yōu)化后組態(tài)邏輯

        如圖4所示,當(dāng)同側(cè)空氣預(yù)熱器2個接近開關(guān)在40s內(nèi)均未監(jiān)測到翻轉(zhuǎn)信號,且同側(cè)驅(qū)動電機(jī)變頻器輸出轉(zhuǎn)速低于150r/min時,DCS判斷該側(cè)空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn);雙側(cè)空氣預(yù)熱器均停,MFT動作。當(dāng)上述任一條件成立時,光字牌報警。

        3.2 優(yōu)化效果

        通過以上優(yōu)化工作,將空氣預(yù)熱器保護(hù)回路與間隙調(diào)整回路進(jìn)行隔離,為控制回路檢修提供了便利,也提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性;增裝2個保護(hù)專用接近開關(guān),實(shí)現(xiàn)了保護(hù)用信號的冗余;設(shè)計(jì)兩路獨(dú)立的24V電源模塊分別供給2個冗余的接近開關(guān),實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的分散,降低了系統(tǒng)運(yùn)行的風(fēng)險。整改工作完成后,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,保護(hù)動作正常,為機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

        4 結(jié)束語

        空氣預(yù)熱器是火電機(jī)組鍋爐側(cè)重要輔機(jī)設(shè)備,在火電機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)中,均設(shè)置有空氣預(yù)熱器均停保護(hù)項(xiàng)目,使空氣預(yù)熱器在意外掉閘后,能夠安全停爐,避免其在高溫?zé)煔獾臎_刷下受熱不均變形,造成嚴(yán)重?fù)p失。在機(jī)組檢修過程中,對空氣預(yù)熱器均停保護(hù)的測量回路進(jìn)行整改,與其它系統(tǒng)進(jìn)行隔離,并對電源系統(tǒng)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì),大大提高了其運(yùn)行的可靠性,保障了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

        [1] 電力行業(yè)熱工自動化技術(shù)委員會.火電廠熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預(yù)控[M].北京:中國電力出版社,2010.

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