秦卓欣

（山西漳山發(fā)電有限責任公司，山西 長治 046021）

一起引風機變頻器運行信號消失導致機組RB動作的事件分析

秦卓欣

（山西漳山發(fā)電有限責任公司，山西 長治 046021）

本文分析了一起火電廠引風機變頻器運行信號消失導致機組 RB動作的事件，介紹了ACS5000變頻器故障分析的方法，得出了控制柜內(nèi)DO820模塊內(nèi)部電子元器件老化或故障是導致變頻器運行信號消失，設備停運的直接原因。結(jié)合變頻器反饋信號與DCS邏輯的配合關(guān)系，對變頻器在發(fā)電廠應用中的注意事項提出了建議。

ACS5000變頻器；DO820模塊；反饋信號；DCS邏輯

2015年3月，某火電廠#4機組運行中突發(fā)42送風機、42引風機跳閘，機組RB動作。該機組容量為600MW，鍋爐為上海鍋爐股份有限公司亞臨界一次中間再熱強制循環(huán)汽包爐，主要輔機有兩臺送風機、兩臺引風機、6臺磨煤機等。其中，引風機電動機各由一臺ABB ACS5000型變頻器供電，DCS采用引風機、送風機、磨煤機聯(lián)動的RB邏輯。

1　故障過程

2015年3月6日21時許，#4機組負荷554MW，42送風機、42引風機變頻器跳閘，機組RB動作聯(lián)跳45磨煤機、46磨煤機，降負荷至340MW，就地檢查42送風機、45磨煤機、46磨煤機10kV高壓側(cè)開關(guān)確斷，42引風機變頻器10kV高壓側(cè)開關(guān)合閘，變頻器處于待機狀態(tài)，運行記錄顯示為遠方停機，無其他異常告警記錄。

2　引風機變頻器簡介

2.1變頻器簡介

ACS5000是 ABB的大功率中壓變頻器產(chǎn)品，基于新一代功率半導體器件 IGCT技術(shù)和電壓源型九電平無熔斷器（VSI-MF）設計，使其具有與生俱來的高可靠性。且基于直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)，可根據(jù)工藝的需求提供精確的速度和轉(zhuǎn)矩控制。該變頻器還具有電動機辨識、主電源失電跨越、磁通優(yōu)化、跟蹤起動、臨界轉(zhuǎn)速等特殊功能，同時保留了傳統(tǒng)的工頻運行控制方案。

ACS5000的功率范圍達24000kW，最高可輸出6.9kV，采用三角形連接后可輸出 10kV，其具有多種現(xiàn)場總接口，可通過常規(guī)的硬線 I/O口實現(xiàn)全面遠程操作［1-2］。

變頻器與DCS的接口信號主要有：

1）開關(guān)量輸入：起動、停止、急停等信號。

2）開關(guān)量輸出：變頻器高壓就緒、變頻器運行、變頻器報警、變頻器故障、變頻器停止、高壓合閘允許、變頻器控制在遠方。

3）模擬量輸入：頻率調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)速給定）。

4）模擬量輸出：輸出頻率、輸出電流。

隨機選擇該院手術(shù)治療的88例老年糖尿病患者為研究對象，患者均符合WHO1999年糖尿病診斷標準且均為2型糖尿病，均符合相應手術(shù)指征，無麻醉藥物過敏者，術(shù)前均應用胰島素或口服藥物進行降糖治療。按照隨機數(shù)字表法將患者分為兩組。

2.2引風機變頻器運行方式

每臺變頻器配有一套工變頻切換柜，引風機電動機可由 10kV高壓廠用母線接帶，也可經(jīng)工變頻切換刀閘由變頻器接帶。工變頻切換刀閘相互機械閉鎖，刀閘輔助接點送至DCS反映工變頻狀態(tài)，接線關(guān)系如圖1所示。

圖1　引風機變頻器工變頻切換回路

3　動作原因分析

3.1過程分析

事故發(fā)生后調(diào)取 DCS畫面相關(guān)輔機運行信號反饋、動作邏輯進行檢查，結(jié)果顯示42引風機變頻器運行信號突然消失約 0.5s，聯(lián)跳 42送風機；42送風機運行信號消失，聯(lián)跳 42引風機變頻器、45磨煤機、46磨煤機。就地檢查 42引風機變頻器高壓側(cè)開關(guān)合閘，處于待機狀態(tài)，無故障報警，無法解釋變頻器運行信號消失 0.5s。運行信號消失的原因可能有變頻器輸出消失、信號電纜斷開、接線端子接觸不良、電磁干擾、DCS開關(guān)量采集板故障等。逐一對上述情況進行檢查：

1）就地檢查引風機變頻器運行信號為一DO820開關(guān)量輸出模塊反饋至DCS，變頻器運行時運行信號閉合，停止時打開，該模塊電源指示燈正常，故障燈滅、各開關(guān)量輸出指示燈正常，排除該模塊的問題。

2）懷疑信號電纜出現(xiàn)斷裂或接觸不良，檢查變頻器運行信號電纜絕緣、通斷正常，各螺絲緊固。

3）檢查DCS側(cè)屏蔽接地良好，排除電磁干擾問題。

4）檢查DCS開關(guān)量采集板件，板件輸出電壓正常，通過在板件上短接變頻器運行信號，DCS顯示正常，排除DCS板件采集故障。

經(jīng)過上述檢查，仍然無法找到運行信號消失0.5s的原因，再次檢查引風機變頻器至DCS所有反饋信號，發(fā)現(xiàn)遠方控制允許信號在同時間段內(nèi)也消失0.5s，上述信號動作情況如圖2所示。

圖2　42送風機及42引風機變頻器信號反饋

分析遠方/就地反饋信號與運行信號同時消失，又同時恢復的原因，檢查發(fā)現(xiàn)變頻器處遠方/就地信號與變頻器運行信號為同一開出模塊DO820輸出，如圖3所示。

DO820的輸出分別為DO1（變頻器停止）、DO2（變頻器待機）、DO3（變頻器運行）、DO4（變頻器輕故障）、DO5（變頻器故障）、DO6（本地/遠方控制）、DO7（允許高壓開關(guān)合閘）、DO8（備用），正常運行時DO3、DO6輸出接點閉合［3］。由于DO3、DO6信號同時消失，因此判斷DO820模塊瞬時失電導致閉接點打開致使運行信號、遠方信號消失。

圖3　DO820模塊輸出信號

3.2動作原因

因變頻器控制器無任何故障記錄，為模擬故障現(xiàn)象，在變頻器待機狀態(tài)下瞬時拔下再插上DO820模塊，模塊電源指示燈熄滅，各開出信號指示燈熄滅，用萬用表測量閉合接點 DO2（變頻器待機）、DO6（本地/遠方控制）打開，DCS畫面顯示待機信號消失、遠方控制信號消失，但變頻器控制器無故障記錄，變頻器依舊為待機狀態(tài)。再次拔下DO820模塊未恢復，約2s后控制器發(fā)模塊通信故障。由此得出故障原因為DO820模塊瞬時失電，變頻器運行信號消失聯(lián)跳 42送風機，42送風機跳閘進一步引起42引風機、45磨煤機、46磨煤機跳閘。

DO820模塊瞬時失電的原因如下。

1）變頻器控制部分的供電：雙電源（公用 PC段、鍋爐雙電源MCC段）經(jīng)切換裝置給外設UPS供電，UPS輸出經(jīng)變頻器內(nèi)部整流變壓器輸出280V直流電，通過電源模塊供給DO820等控制模塊。通過分析，控制部分的供電可靠性很高，且出現(xiàn)瞬時失電的模塊為個例，排除電源故障的原因。

2）該機組于2008年5月正式投產(chǎn)，現(xiàn)已運行7年之久，DO820模塊自身電子元器件老化或故障，應是導致其瞬時失電、運行不可靠的原因。

4　預防措施

4.1引風機變頻器聯(lián)跳送風機邏輯分析

為防止此類事件再次發(fā)生，分析引風機變頻器聯(lián)跳送風機DCS邏輯：引風機高壓側(cè)開關(guān)合閘、變頻器轉(zhuǎn)速大于25、引風機處于變頻狀態(tài)、引風機變頻器運行信號4個條件同時滿足，判斷為變頻器運行；其中一個條件不滿足，判斷為引風機變頻器停止，停止信號取反后送至聯(lián)跳送風機邏輯，如圖 4所示。另外，引風機變頻器運行信號取反與引風機變頻狀態(tài)相與后構(gòu)成變頻運行狀態(tài)消失送至聯(lián)跳送風機邏輯。

圖4　引風機聯(lián)跳送風機邏輯

逐一分析4個信號，高壓側(cè)開關(guān)合閘狀態(tài)為斷路器輔助接點，變頻狀態(tài)為切換刀閘輔助接點，均為機械結(jié)構(gòu)，運行中不會發(fā)生接點變位，變頻器轉(zhuǎn)速大于25為模擬量判斷，比較可靠，而變頻器運行狀態(tài)為DO820模塊帶電時輸出接點閉合，若模塊瞬時失電會出現(xiàn)運行信號消失，DCS判斷為引風機變頻器停止而聯(lián)跳其他設備。

4.2處理方法

1）為防止此類事件再次發(fā)生，對引風機變頻器聯(lián)跳送風機DCS跳閘邏輯進行優(yōu)化，將引風機變頻器運行信號取反改為停止信號取反，機組運行中停止信號為0，取反為1，發(fā)生模塊瞬時失電的情況后，停止信號仍為 0，不會造成誤判導致變頻器停止運行。當機組故障或正常停運時，停止信號為 1，取反后為0，DCS邏輯判斷變頻器停止，相關(guān)邏輯可正常執(zhí)行，不會對機組產(chǎn)生影響。

2）利用設備停運機會，對同類型變頻器的DO820模塊進行整體更換。同時，變頻器已運行 7年之久，應及時進行設備劣化分析，梳理影響設備運行可靠性的關(guān)鍵器件，及時更換。

5　結(jié)論

ACS5000變頻器控制柜內(nèi) DO820模塊內(nèi)部電子元器件老化或故障是導致引風機變頻器運行信號消失、機組RB動作的直接原因。

變頻器反饋信號與DCS邏輯的分析表明：控制回路采用閉接點設計，即通過繼電器閉合下發(fā)設備運行、停止指令，當控制器掉電或輸出繼電器故障時首先保證自身設備跳閘［4］。進口設備這種設計理念不滿足國內(nèi)發(fā)電廠首先保證主設備可靠運行的要求。本文根據(jù)電廠實際運行情況優(yōu)化了相應設備的控制邏輯，提高了可靠性。

［1］ 官二勇， 彭勁濤， 金石， 等. ABB ACS5000中壓變頻器在重慶市華能珞璜電廠的應用分析［J］. 電氣應用，2009， 28（1）： 72-76.

［2］ 楊成武， 滿濱， 朱偉， 等. ACS5000變頻器的應用維護［J］. 水泥， 2014（12）： 58-59.

［3］ ABB. ACS5000變頻器用戶手冊［M］. 瑞士： ABB，2008.

［4］ 李呈斌. 羅賓康完美無諧波變頻器升級調(diào)試［J］. 變頻器世界， 2007（6）： 110-114.

Analysis of Unit RB Caused by the Disappearance of Operation Signal of Induced Draft Fan Frequency Inverter

Qin Zhuoxin
（Shanxi Zhangshan Electric Power Co.， Ltd， Changzhi， Shanxi 046021）

This paper analyzes the unit RB event caused by the disappearance of operation signal of thermal induced draft fan frequency inverter. ACS5000 converter fault analysis method is introduced. It is concluded that electronic components aging or failure inside DO820 module in control cabinet is lead to frequency converter operation signal disappearance and equipment shutdown. Combined with the matching relationship of frequency converter feedback signal and DCS logic， the matters of attention in the application of inverter in the power plant are proposed.

ACS5000 frequency converter； DO820 module； feedback signal； DCS logic

秦卓欣（1985-），女，山西長治人，碩士研究生，工程師，主要從事電廠電氣設備管理與維護工作。