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        機(jī)組油位低導(dǎo)致機(jī)械事故停機(jī)分析

        2018-11-07 07:08:10
        水電站機(jī)電技術(shù) 2018年10期
        關(guān)鍵詞:故障

        張 軍

        (國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠,河北 唐山064309)

        1 電廠概況

        某電站下庫(kù)正常蓄水位502m,總庫(kù)容168萬(wàn)m3;上庫(kù)為一小型集水盆地,正常蓄水位899m,庫(kù)容118萬(wàn)m3。電站為地下廠房,安裝2臺(tái)60MW可逆式混流水輪機(jī)組,年均發(fā)電量20032萬(wàn)kW·h,年抽水耗電量27120萬(wàn)kW·h,電站綜合效率73.9%。2004年建成,2005年12月投產(chǎn)發(fā)電。

        某電站抽水蓄能機(jī)組啟動(dòng)靈活、迅速、從停機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)到滿負(fù)荷僅需3~4min,由抽水工況轉(zhuǎn)換到發(fā)電工況也僅需8~10min,在電網(wǎng)中具有緊急事故備用作用。該電站作為電力系統(tǒng)的功率調(diào)整手段,減少了系統(tǒng)中火電機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)的次數(shù)和時(shí)間,提高了供電可靠性,減少電力系統(tǒng)的停電損失。

        2 事件經(jīng)過(guò)

        2018年01月03 日03:37時(shí),調(diào)令某電站4號(hào)機(jī)組啟機(jī)抽水。

        (1)故障前運(yùn)行方式

        電氣主接線系統(tǒng):潘遵I回線、潘遵II回線經(jīng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行;四母線帶4號(hào)主變運(yùn)行,五母線帶3號(hào)主變運(yùn)行,2號(hào)主變檢修狀態(tài)。

        廠用電系統(tǒng):3號(hào)主變帶廠用電II段,廠用分段運(yùn)行。

        機(jī)組:2號(hào)機(jī)組檢修態(tài)、3號(hào)機(jī)組帶-90MW負(fù)荷抽水運(yùn)行、4號(hào)機(jī)組帶-90MW負(fù)荷抽水運(yùn)行;上庫(kù)水位223.1m。

        (2)故障發(fā)生經(jīng)過(guò)

        2018年 01月 03日 02:50:28時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)顯示“4號(hào)機(jī)組701泵電源報(bào)警動(dòng)作”;

        2018年 01月 03日 03:17:12時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)顯示“4號(hào)機(jī)組油罐320油位低報(bào)警動(dòng)作”;

        2018年 01月 03日 03:37:25時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)顯示“4號(hào)機(jī)組油罐320油位低跳閘動(dòng)作”,機(jī)組轉(zhuǎn)機(jī)械事故停機(jī)。

        監(jiān)控系統(tǒng)記錄信號(hào)動(dòng)作時(shí)間如下:

        2018-01-03 02:50:28.000 4號(hào)機(jī)組701泵電源報(bào)警動(dòng)作;

        2018-01-03 03:17:12.000 4 號(hào)機(jī)組油罐 320油位低報(bào)警動(dòng)作;

        2018-01-03 03:37:25.000 4 號(hào)機(jī)組油罐 320油位低跳閘動(dòng)作。

        3 處理過(guò)程

        故障發(fā)生后,值守人員立即通知ONCALL人員及華北調(diào)度,檢查監(jiān)控系統(tǒng)4號(hào)機(jī)組停機(jī)正常。

        操作/ON-CALL人員現(xiàn)地檢查4號(hào)機(jī)組調(diào)速器油壓裝置盤4OSP監(jiān)視畫面,報(bào)警顯示“701泵軟啟動(dòng)器故障”、“701泵電源報(bào)警”,檢查701泵電源開(kāi)關(guān)F106處于脫扣狀態(tài)。

        現(xiàn)地檢查4號(hào)機(jī)調(diào)速器壓油裝置油位,油位低于跳閘油位400mm,將4號(hào)機(jī)調(diào)速器壓油裝置1號(hào)控制盤4OSP1控制方式把手切至“手動(dòng)”位置,手動(dòng)啟動(dòng)702泵,將4號(hào)機(jī)調(diào)速器壓油裝置油位打至1800mm。

        拉開(kāi)4號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置盤內(nèi)1號(hào)壓油泵701電源開(kāi)關(guān)F106,對(duì)701泵進(jìn)行全面檢查。4號(hào)機(jī)組調(diào)速器油壓裝置系統(tǒng)相關(guān)定值單如表1所示。

        表1 4號(hào)機(jī)組5.0MPa油壓裝置油位(磁翻柱液位計(jì))定值單

        4 原因分析

        4.1 情況梳理

        4號(hào)機(jī)組帶-90MW負(fù)荷抽水正常運(yùn)行,當(dāng)油罐320油位下降至低于1500mm時(shí),4號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置主用油泵(故障時(shí)701泵為主用,702泵為備用)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng),將油罐油位打至停泵油位1800mm。故障時(shí)刻,由于701泵電源開(kāi)關(guān)F106脫扣失電,導(dǎo)致701泵未啟動(dòng)。當(dāng)主用泵701不能啟動(dòng)的情況下,油位下降至855mm,即低油位報(bào)警時(shí),作為備用泵的702應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng),而故障發(fā)生時(shí),702泵也沒(méi)有啟動(dòng),從而造成了油罐320油位低跳閘動(dòng)作。

        4.2 問(wèn)題排查

        (1)4號(hào)機(jī)組事故停機(jī)流程執(zhí)行完畢后,對(duì)4號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置油泵701進(jìn)行全面檢查。用500VMΩ表分別測(cè)量701泵電機(jī)三相對(duì)地絕緣,測(cè)量結(jié)果為每相對(duì)地絕緣均大于550MΩ;絕緣測(cè)試正常。

        (2)合上701泵電源開(kāi)關(guān)F106后,手動(dòng)啟動(dòng)701泵,油泵運(yùn)行正常,無(wú)堵轉(zhuǎn)及異音。軟啟動(dòng)器啟動(dòng)過(guò)程中最大電流為250A,正常運(yùn)行電流80A,核算油泵電機(jī)額定電流應(yīng)為83.6A,試驗(yàn)啟動(dòng)6次,油泵及軟啟動(dòng)器均工作正常(701泵電機(jī)功率為55kW,額定電壓380V)。

        (3)對(duì)4號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置油泵702進(jìn)行全面檢查。500V兆歐表測(cè)量702泵三相電機(jī)對(duì)地絕緣各相對(duì)地絕緣均大于550MΩ。試驗(yàn)702泵啟動(dòng)6次,油泵及軟啟動(dòng)器運(yùn)行正常,正常運(yùn)行電流78A。

        (4)對(duì)調(diào)速器油壓裝置控制系統(tǒng)PLC控制程序流程進(jìn)行分析:當(dāng)壓力油罐油位低于啟泵油位1500mm,主油泵啟動(dòng)運(yùn)行,但如果主用油泵此時(shí)補(bǔ)油未到額定油位即出現(xiàn)電源故障,此時(shí)因主用泵控制流程已執(zhí)行結(jié)束,且油泵運(yùn)行中主油泵電源開(kāi)關(guān)因故跳閘,備用泵在壓力油罐油位下降至備用泵啟動(dòng)油位855mm前不會(huì)啟動(dòng)。

        (5)針對(duì)上述流程在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)際模擬測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如下:

        1)將702泵置為主用泵,701泵作為備用泵,模擬702泵故障后,油位下降至備用泵啟動(dòng)油位855mm時(shí),701泵自動(dòng)啟動(dòng)。說(shuō)明控制程序正常。

        2)將701泵作置主用泵,702泵作為備用泵,模擬701泵故障后,操作油位下降至備用泵啟動(dòng)油位855mm時(shí),發(fā)現(xiàn)備用702泵不能自動(dòng)啟動(dòng),進(jìn)而油位繼續(xù)下降導(dǎo)致壓力油罐油位低信號(hào)動(dòng)作,引起機(jī)械事故停機(jī)。

        上述測(cè)試說(shuō)明機(jī)組調(diào)速器油壓裝置PLC程序存在設(shè)計(jì)缺陷,需要對(duì)程序進(jìn)行全面分析并進(jìn)行完善。

        由備用泵啟動(dòng)程序709程序段可以看出:

        ①當(dāng)701泵未運(yùn)行時(shí),程序再次啟動(dòng)701泵一次,之后進(jìn)入713程序段,如果701泵開(kāi)關(guān)合位,則進(jìn)入715程序段,信號(hào)保持2s后啟動(dòng)701泵;如果主機(jī)再次檢測(cè)到701泵開(kāi)關(guān)未合信號(hào)時(shí),則流程至947報(bào)警退出。

        ②當(dāng)701泵已運(yùn)行時(shí),程序進(jìn)入725程序段判斷702泵運(yùn)行情況,如果702泵也運(yùn)行,則流程退出;如果702泵未運(yùn)行,則啟動(dòng)702泵。

        4.3 確定故障點(diǎn)

        (1)初步分析認(rèn)為701泵在運(yùn)行過(guò)程中因故障4號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置油泵701電源開(kāi)關(guān)F106在油泵運(yùn)行過(guò)程中失壓脫扣,導(dǎo)致701泵故障;且該裝置PLC程序設(shè)計(jì)存在缺陷,造成在該條件下主泵701故障后無(wú)法正常啟動(dòng)備用泵702,引起壓力油管油位持續(xù)降低。

        (2)PLC程序設(shè)計(jì)存在缺陷,造成備用泵無(wú)法正常啟動(dòng)。

        4.4 處理步驟

        (1)對(duì)相關(guān)輔助設(shè)備的PLC程序進(jìn)行全面梳理分析,制定完善方案,經(jīng)討論審批后,履行設(shè)備異動(dòng)手續(xù)進(jìn)行程序完善。對(duì)“701泵作為主用泵,702泵作為備用泵時(shí),701泵故障后,702泵無(wú)法正常啟動(dòng)”的程序段進(jìn)行修改。

        (2)進(jìn)一步跟蹤分析701泵運(yùn)行中造成電源開(kāi)關(guān)F106失壓脫扣動(dòng)作的具體原因,跟蹤記錄相關(guān)運(yùn)行中的電流變化情況。

        4.5 原因分析

        (1) 4號(hào)機(jī)調(diào)速器1號(hào)壓油泵701在運(yùn)行中因不明原因造成電源開(kāi)關(guān)F106失壓脫扣,是造成故障發(fā)生的直接原因,但需要持續(xù)跟蹤分析電源開(kāi)關(guān)失壓脫扣的具體原因,加強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)的監(jiān)視,增加機(jī)組抽水運(yùn)行中對(duì)調(diào)速器油壓裝置的運(yùn)行參數(shù)記錄,開(kāi)展持續(xù)分析。

        (2)由于PLC程序設(shè)計(jì)不完善,“主用泵701故障后,啟動(dòng)備用泵702”程序段存在設(shè)計(jì)缺陷,是造成油位繼續(xù)下降并最終導(dǎo)致低油位事故停機(jī)的內(nèi)在原因。

        (3) 4號(hào)機(jī)組水泵工況運(yùn)行期間,320油罐油位低于1500mm時(shí)主用泵701啟動(dòng),啟動(dòng)完成后流程結(jié)束,此時(shí)油泵電源開(kāi)關(guān)F106跳開(kāi),因PLC程序設(shè)計(jì)存在缺陷,造成油位繼續(xù)下降至啟備用泵油位855mm,備用泵702無(wú)法正常啟動(dòng),進(jìn)而導(dǎo)致油位持續(xù)下降至事故停機(jī)位置,造成機(jī)械事故停機(jī)。

        5 暴露的問(wèn)題

        (1)值守人員監(jiān)盤不到位未及時(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息,暴露出責(zé)任心不強(qiáng),未嚴(yán)格執(zhí)行值守管理制度。

        (2)調(diào)速器油壓裝置控制程序存在設(shè)計(jì)缺陷,維護(hù)人員未對(duì)流程認(rèn)真梳理,暴露出改造后驗(yàn)收不嚴(yán)格。

        (3)設(shè)備維護(hù)不到位:

        1)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)報(bào)信息刷新太快造成值守人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息(華北調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)信息約2~5s推送一次,影響值守人員對(duì)故障及報(bào)警信息的監(jiān)視);

        2)監(jiān)控系統(tǒng)語(yǔ)音出現(xiàn)故障未及時(shí)處理,導(dǎo)致值守人員無(wú)法通過(guò)語(yǔ)音報(bào)警信息獲取故障信息。

        6 防止對(duì)策

        (1)加強(qiáng)運(yùn)維人員的管理制度培訓(xùn),嚴(yán)格落實(shí)生產(chǎn)考核。

        (2)對(duì)全廠機(jī)組輔機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制流程進(jìn)行對(duì)照梳理。

        (3)合理設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)報(bào)信息,減少不必要的信息推送;聯(lián)系監(jiān)控廠家,對(duì)語(yǔ)音處理機(jī)偶發(fā)故障進(jìn)行分析處理。

        7 結(jié)束語(yǔ)

        某電站抽水蓄能機(jī)組在抽水啟動(dòng)過(guò)程中,由于勵(lì)機(jī)組油罐油位低導(dǎo)致機(jī)械事故停機(jī)。原因是PLC程序設(shè)計(jì)不完善,“主用泵701故障后,啟動(dòng)備用泵702”程序段存在設(shè)計(jì)缺陷,造成701泵故障后油位下降至備用泵702啟動(dòng)油位而未啟動(dòng),最終導(dǎo)致低油位事故停機(jī)。在對(duì)1號(hào)壓油泵701在運(yùn)行中電源開(kāi)關(guān)脫扣原因進(jìn)行跟蹤觀察6個(gè)月后,未發(fā)現(xiàn)任何異常情況,跳閘原因?yàn)榕及l(fā)干擾導(dǎo)致電源開(kāi)關(guān)脫扣。針對(duì)此問(wèn)題該電站立即組織相關(guān)生產(chǎn)人員研究、分析,采取相應(yīng)對(duì)策,對(duì)存在缺陷程序段進(jìn)行了修改。同時(shí),制定三項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施,加強(qiáng)運(yùn)維人員管理制度的培訓(xùn),合理設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)報(bào)信息,對(duì)語(yǔ)音處理機(jī)偶發(fā)故障進(jìn)行分析處理。對(duì)全廠機(jī)組輔機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制流程嚴(yán)格排查、梳理,及時(shí)排除隱患,確保機(jī)組的可靠運(yùn)行。

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