曾海波

（國電漢川發(fā)電有限公司，湖北 漢川 431614）

西門子SPPA-T3000緊急跳閘系統(tǒng)故障與處理

曾海波

（國電漢川發(fā)電有限公司，湖北 漢川 431614）

國電漢川發(fā)電有限公司三期2×1 000 MW超超臨界機組汽輪機控制系統(tǒng)采用西門子SPPAT3000型數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。結合實際應用，對ETS（緊急跳閘系統(tǒng)）出現(xiàn)的故障進行分析，并提出解決方法和防范措施，以供同類型系統(tǒng)參考。

SPPA-T3000；ETS；故障分析；防范措施

0 引言

國電漢川發(fā)電有限公司（漢川電廠）三期擴建工程為2×1 000 MW超超臨界機組，5號機組于2012年12月22日通過168 h試運行并進入商業(yè)運行，6號機組目前處于基建期，計劃于2016年底投入商業(yè)運行。汽輪機為上海汽輪機廠設計制造，控制系統(tǒng)DCS（分散控制系統(tǒng)）部分為北京國電智深的EDPF-NT+控制系統(tǒng)，DEH（數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)）部分為德國SIEMENS的SPPA-T3000控制系統(tǒng)。結合5號機組實際生產(chǎn)運行中ETS（緊急跳閘系統(tǒng)）出現(xiàn)的某次故障進行分析，提出解決方法和防范措施。

1 T3000系統(tǒng)結構

SPPA-T3000控制系統(tǒng)是一個全集成的、結構完整、功能完善、面向整個電站生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)，同時也提供了汽輪發(fā)電機組跳閘保護功能。漢川電廠的T3000控制系統(tǒng)配置2對冗余的處理器 417H和 1對冗余 FM458，417H和FM458分別配置ET200M和ADDFEM接口模件。ETS系統(tǒng)和DEH系統(tǒng)為一體化設計，采用故障安全型模塊，雙路冗余模式，確保保護系統(tǒng)可靠動作。ETS系統(tǒng)包括3個部分：OPS（超速保護系統(tǒng)）、EPS（電子保護系統(tǒng)）、TTS（汽輪機遮斷系統(tǒng)）。由ETS系統(tǒng)控制的閥門有2個高壓主汽門、2個中壓主汽門、2個高壓調(diào)門、2個中壓調(diào)門、1個補汽閥、2個高排逆止門和1個高排通風閥。除高排通風閥外，每個閥門設置2個常帶電跳閘電磁閥，任一個電磁閥失電動作，相應閥門關閉。高排通風閥設置2個電磁閥，任一電磁閥帶電高排通風閥關閉。

2 ETS系統(tǒng)簡介

漢川電廠2×1 000 MW超超臨界機組的ETS系統(tǒng)位于50CJJ11控制柜內(nèi)，ETS系統(tǒng)的故障安全型模塊包括地址為CA008，DA008，CA012和DA012的SM326 DI 24×DC 24V故障安全型數(shù)字輸入模塊以及地址為CA009，DA009，CA0010，DA010，CA011和DA011的SM 326 F-DO 10×DC 24 V/2 A PP故障安全型數(shù)字輸出模塊。本文主要分析CA011和DA011故障安全型數(shù)字輸出模塊故障，CA011和DA011為1對冗余的故障安全型模塊，接線方式如圖1所示，2個數(shù)字量模件并聯(lián)后控制執(zhí)行器，每個過程信號需要1個由2個數(shù)字量模塊冗余控制的執(zhí)行器。負載電壓電源連接到數(shù)字量模塊的端子2L＋/2M和3L＋/3M。

圖1 故障安全型模塊在應用中的接線方案

CA011和DA011模塊的輸出包括CH0高排通風閥電磁閥1，CH1高排通風閥電磁閥2，CH2高排逆止門2電磁閥1，CH3高排逆止門2電磁閥2，CH4汽機跳閘1，CH5汽機跳閘2和CH7汽機跳閘3。其中3組汽機跳閘信號由繼電器擴展后送2組至50CJJ12柜、3組至鍋爐MFT（主燃料跳閘）保護柜、1組至發(fā)變組E屏。

3 ETS系統(tǒng)故障分析及處理

3.1 故障過程

2014年6月9日17∶02，機組負荷850 MW，運行值班員發(fā)現(xiàn)DEH系統(tǒng)ASD報警窗口出現(xiàn)汽機跳閘2報警，熱工人員發(fā)現(xiàn)ETS系統(tǒng)的故障安全型數(shù)字輸出模塊中有2塊互為冗余的模塊（地址為CA011和DA011）出現(xiàn)異常。其中CA011模塊所有的通道輸出正常指示綠燈均熄滅，SFLED燈亮起，SAFE-LED燈熄滅；DA011模塊第五通道輸出故障指示紅燈亮起，SF-LED燈閃爍，SAFE-LED燈正常亮。DCS側鍋爐MFT邏輯中3組汽機跳閘信號中1組動作。

2014年 6月 13日 19∶57，熱工人員發(fā)現(xiàn)DA011模塊所有的通道輸出正常指示綠燈均熄滅，SF-LED燈亮起，SAFE-LED燈正常亮（模塊正常運行時，所有的通道輸出正常指示綠燈應亮起，SF-LED燈應熄滅，SAFE-LED燈應亮起）。DCS側鍋爐MFT邏輯中3組汽機跳閘信號全部動作。

由于在第一次CA011模塊故障和DA011通道故障后采取了有效措施，當?shù)诙蜠A011模塊故障時，鍋爐MFT未動作，機組平穩(wěn)運行。

3.2 故障分析

由于ETS系統(tǒng)采用冗余設計，因此CA011模塊故障和DA011第五通道故障不會導致汽機跳閘信號輸出，而DCS系統(tǒng)中鍋爐MFT接收三取二汽機跳閘信號邏輯中僅1個通道動作，也不會發(fā)出“汽機跳閘”信號去觸發(fā)鍋爐MFT，但是此時ETS系統(tǒng)的安全性已經(jīng)大大降低。如果相冗余的DA011模塊出現(xiàn)相同的故障，就會送“汽機跳閘”信號到DCS系統(tǒng)中，引起鍋爐MFT、開高排通風閥、關冷再逆止門電磁閥、送發(fā)變組E屏切廠用電及回跳汽機。

當?shù)谝淮蜟A011模塊故障后，根據(jù)模塊本身的故障及時咨詢廠家，判斷CA011模塊有可能已損壞，需要更換。但機組正在運行，更換模塊存在很大的風險，因此建議機組運行中暫時不更換，保持現(xiàn)有狀態(tài)。

熱工維護人員結合德國西門子公司提供的《自動化系統(tǒng)S7-300 ET200M分布式I/O設備故障安全信號模塊 硬件安裝和操作手冊》進行故障分析。根據(jù)LED燈的顯示進行診斷，分析認為第一次模塊故障時，CA011模塊SF-LED燈亮起，SAFE-LED燈熄滅，表示模塊有故障；DA011模塊SF-LED燈閃爍，SAFE-LED燈正常亮，表示通道或者模塊有故障，并請求消除鈍化（F-I/O檢測到故障時會將相應的通道或所有通道設置為安全狀態(tài)，即鈍化其通道），顯然是因DA011模塊第五通道故障導致。由于故障安全型模塊具有通道選擇性鈍化功能（發(fā)生通道故障時，使用此鈍化方法可以僅鈍化相關的通道），檢測到模塊故障時，故障安全信號模塊受影響通道組的所有通道都將被鈍化。

根據(jù)在虛擬服務器中查詢到故障模塊的診斷消息為輸出到L＋發(fā)生短路或輸出驅(qū)動器有故障，依據(jù)《硬件安裝和操作手冊》中的要求需要在發(fā)生故障后的100 h內(nèi)消除過載或者短路。故障安全數(shù)字量輸出模塊在通道上檢測到對L＋短路或傳輸不同信號的通道之間短路時，故障診斷會中斷，以報告和鈍化故障通道（包括包含此通道的區(qū)域中的其它所有通道）。任何短路若持續(xù)時間較長，都將導致模塊發(fā)生整體故障。

根據(jù)以上故障信息，熱工人員推斷在第一次CA011模塊故障和DA011通道故障后的100 h內(nèi)，DA011模塊所有通道都被鈍化，進而汽機跳閘信號動作，鍋爐MFT。

3.3 故障處理

第一次故障后暫時采取了以下措施：

（1）修改汽機跳閘送鍋爐MET的邏輯，將DEH系統(tǒng)送至DCS系統(tǒng)的高中壓主汽門關閉信號作為汽機跳閘的判斷條件，即3組ETS送出的汽機跳閘信號與至少任意2個主汽門關閉信號動作發(fā)鍋爐MFT或者至少任意3個主汽門關閉信號動作發(fā)鍋爐MFT，邏輯修改前后如圖2所示。

（2）暫時退出“汽機遮斷”送發(fā)變組E屏“熱工保護”（切廠用電及回跳汽機）。

（3）運行人員關閉高排通風閥前手動門，防止高排通風閥失電打開，做好冷再抽汽逆止門電磁閥失電的事故預案。

由于處理時間及時，方法得當，第二次模塊故障時，機組安全穩(wěn)定運行，成功避免了由于設備質(zhì)量導致的熱工保護誤動作跳機。

2014年10月，機組調(diào)停。西門子服務人員對CA011模塊進行更換，復位后模塊狀態(tài)正常。為了檢驗更換模塊的可靠性，未恢復采取的安全措施，而CA011模塊經(jīng)過西門子工廠檢測后，確定為模塊本身故障。

圖2 汽機跳閘至鍋爐MFT修改前后邏輯比較

4 結語

漢川電廠5號機組運行以來，部分問題已暴露并得到解決，有些問題已提前采取優(yōu)化措施進行預控，熱工維護人員對機組出現(xiàn)的問題進行總結，尋求更優(yōu)的解決方案，同時制定相關應急處理預案，為機組安全穩(wěn)定運行提供了保障。

（本文編輯：徐 晗）

Faults of SIEMENS SPPA-T3000 ETS System and the Treatment

ZENG Haibo
（Guodian Hanchuan Power Generation Co.，Ltd.，Hanchuan Hubei 431614，China）

Siemens SPPA-T3000 digital electro-hydraulic control system is adopted in steam turbine control system of phase-III 2×1 000 MW ultra-supercritical units in Guodian Hanchuan Power Generation Co.，Ltd.，Combining with the practical application，this paper analyzes faults occurred in ETS（Emergency Trip System）and presents the solution and preventive measures to provide reference for systems of the same type.

SPPA-T3000；ETS；fault analysis；preventive measure

TK37

B

1007-1881（2015）10-0037-03

2015-06-13

曾海波（1990），男，工程師，從事火力發(fā)電廠熱工控制工作。