馬富君

(寧夏京能寧東發(fā)電有限責任公司，寧夏 銀川 750400)

在燃煤機組交流事故保安PC段的電源后備系統(tǒng)中，柴油發(fā)電機是必不可少的配套設備之一，作為應急保安備用電源的最后保障，其重要性不言而喻。這套應急保安備用電源的可靠性也就非常重要。工作人員需要定期對電源做啟動試驗，并且排除試驗中發(fā)現(xiàn)的故障，這是電源重要的保養(yǎng)程序。

本文以寧夏京能寧東發(fā)電有限責任公司600 MW機組中柴油發(fā)電機故障分析及排除過程為例，深入分析并解決故障。為增強機組后備交流事故保安PC段電源安全性提供參考。

1 背景簡介

寧夏京能寧東發(fā)電有限責任公司每臺機組設置1套1 200 kW柴油發(fā)電機組，作為兩段交流事故保安PC段的備用電源。當保安PC段工作電源失去時，柴油發(fā)電機組延時自動啟動；當轉(zhuǎn)速和電壓達到額定值時，柴油發(fā)電機出口開關自動合閘；失去正常電源的保安PC段進線ASCO開關在檢測到柴油發(fā)電機出口電壓大于85%UN時，延時50 ms，自動切至柴油發(fā)電機側(cè)，恢復向保安負荷供電。每套柴油發(fā)電機組由1臺柴油機和1臺由柴油機驅(qū)動的同步發(fā)電機，以及成套控制盤和相關的運行輔助設備組成。自投運以來，該廠應急保安備用電源系統(tǒng)頻繁發(fā)生故障，應急保安備用電源系統(tǒng)的可靠性大大降低。為嚴格控制應急保安備用電源系統(tǒng)的故障次數(shù)，提高設備可靠性，需要清除系統(tǒng)的缺陷，降低柴油發(fā)電機啟動的故障率，確保機組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。具體保安電源電氣系統(tǒng)線路如圖1所示。

圖1 保安電源系統(tǒng)圖

2 故障現(xiàn)象及分析情況

2.1 故障情況分析

2019年以來，在對1#機組的1#柴油發(fā)電機進行例行維護的啟動試驗中，發(fā)現(xiàn)啟動失敗率居高不下，而2#機組則無此問題。為此，電氣專業(yè)多次組織專門會議，對設備缺陷進行了詳細分析，再對啟動失敗次數(shù)分專業(yè)進行了統(tǒng)計調(diào)查，發(fā)現(xiàn)繼保專業(yè)設備的缺陷非常多，占缺陷頻次的93%(見圖2)，而熱控專業(yè)和電氣一次設備的缺陷率僅為7%。繼保專業(yè)人員先對缺陷單進行了統(tǒng)計，然后在現(xiàn)場進行試驗，并結(jié)合現(xiàn)場試驗對缺陷進行分類，得出結(jié)論：導致1#柴油發(fā)電機啟動失敗的主要原因是“PLC異常重啟”，PLC異常重啟占柴油發(fā)電機啟動失敗次數(shù)的92.8%。

圖2 缺陷統(tǒng)計率

2.2 原因分析

造成PLC重啟的原因主要有4種：1)PLC工作電源電壓超標，無法滿足負載要求；2)PLC本身電源故障；3)PLC系統(tǒng)CPU故障；4)PLC硬件未接地。

通過一系列的測試試驗發(fā)現(xiàn)，在該廠導致PLC重啟的原因是PLC供電電源問題，因此需要重點解決供電問題。在對導致供電故障的原因分析后認為，包括以下2點原因：1)振動大或者接線沒有接好導致接線松動[1]；2)為PLC供電的蓄電池帶負載能力不足。通過檢查設備運行環(huán)境及現(xiàn)場接線端子可知，不存在接線松動的問題，因此判定故障的根本原因為蓄電池故障[2]。

3 根源因素及解決方案

3.1 蓄電池性能下降

對蓄電池組進行檢測及充放電試驗：依據(jù)德國陽光A400系列技術(shù)特性數(shù)據(jù)，A412/180A蓄電池標準內(nèi)阻為3.80 mΩ，蓄電池內(nèi)阻需符合生產(chǎn)廠家技術(shù)要求，性能符合要求，充電后電池電壓符合要求。

3.2 蓄電池額定容量不足

充放電試驗中，1#柴油發(fā)電機蓄電池在充電前的容量均低于規(guī)程要求的80%額定容量[3]，在進行均充后，容量得以恢復。當容量不滿足80%額定容量時，PLC工作電源電壓低于波動下限；當容量≥80%額定容量時，PLC工作電源電壓處于允許波動范圍之內(nèi)。

由于該廠充電機無定時均充功能，無法及時將蓄電池容量充至80%額定容量以上，因此這是造成柴油機啟動故障的主要原因。柴油發(fā)電機充放電試驗如圖3所示。

圖3 柴油發(fā)電機充放電試驗記錄折線圖

3.3 改進方案

根據(jù)故障具體原因，經(jīng)分析討論后得出了3種改進方案，然后從施工難度、費用及材料等角度對3種方案進行論證，具體論證結(jié)果如圖4所示。

圖4 3種改進方案對比論證結(jié)果

針對此3種方案，采用表1方式進行改進方案論證對比，在考慮施工難度及費用的情況下逐一分析優(yōu)缺點，得出后續(xù)改造結(jié)論。

表1 改進方案論證表

結(jié)論：從人工及材料成本計算，以及后續(xù)工作量來看，方案二都屬于最優(yōu)方案，故此被技術(shù)評審采納，同意實施該方案。

4 施工改造

4.1 市場調(diào)查、設備選型及施工方案確定

經(jīng)過多方調(diào)研，決定選擇業(yè)內(nèi)口碑好、功能滿足開源設計且滿足規(guī)程要求的充電機，配合原有的奧特迅公司JKQ-3000直流屏智能監(jiān)控系統(tǒng)使用。

通過市場調(diào)研及與兄弟電廠的溝通交流，最后決定采用佛山市?？惦娮涌萍加邢薰旧a(chǎn)的CM600/1000工業(yè)型智能充電機。該充電機專門為用于發(fā)動機啟動和電力電信UPS所使用的鉛酸電池和鎳鎘電池的充電監(jiān)測而設計，因此專業(yè)的設計使其適用于各種惡劣環(huán)境。

該充電機具備的功能是：微處理器測量和控制[4]；三段式充電和狀態(tài)顯示；開關電源低紋波輸出；數(shù)碼顯示電池電壓和充電電流；溫度補償功能；可以由外界PLC或者其他控制器控制的用于遙控充電開/停的開關量輸入和充電故障輸出反饋信號；能夠輸出高溫、反接保護、電池高低電壓故障、交流電源高低電壓保護信號；自帶屏幕有故障狀態(tài)顯示和聲音報警；可根據(jù)不同類型電池任意設置充電參數(shù)；具有RS485通信口，用于遙控、遙信和遙測，并可實現(xiàn)多臺充電器并聯(lián)，加大輸出功率和實現(xiàn)冗余功能。

按照該柴油機運行規(guī)程的要求，與充電機廠家探討定制充電邏輯，最終以實現(xiàn)恒流、恒壓、浮充3種充電模式的方式，設計充電機的安裝調(diào)試方案。

4.2 施工及調(diào)試

在改造方案確定后，對現(xiàn)場進行了施工，按照預定位置安裝好充電機，布置電纜并按照圖紙接線。依據(jù)規(guī)程合理整定充電機的調(diào)節(jié)參數(shù)，并形成參數(shù)表，作業(yè)人員嚴格按照參數(shù)表整定充電機參數(shù)。

4.3 效果檢查及后續(xù)工作

在改造工作完成并投入運行后，對該項目進行為期兩個月的試運及檢測，再未發(fā)生PLC重啟的故障。在對蓄電池的電壓進行隨機檢查過程中發(fā)現(xiàn)，其符合蓄電池的使用標準。還對充電機的性能進行了在線檢測，發(fā)現(xiàn)充電機能夠定時進行均充，蓄電池容量均高于活動前蓄電池容量，且完全滿足規(guī)程要求。

在柴油發(fā)電機的每周例行啟動試驗中，啟動失敗的故障率大大下降，由改造前的平均20次/月降低到0.5次/月，最大限度地提高了柴油發(fā)電機備用的可用率。

5 總結(jié)

本次改造的經(jīng)濟效益分析如下：本次改造花費6 000元(設備費5 000元、人工費1 000元 )，大大減少了1#柴油發(fā)電機啟動失敗的次數(shù)，在大力提升設備可靠性的同時，有效降低了檢修維護成本。在經(jīng)濟效益最優(yōu)化的情況下，社會效益也得到了大幅提升：柴油發(fā)電機的故障次數(shù)減少，廠用保安電源的可靠性得以有效提升，從而確保機組安全穩(wěn)定地運行，保證電力供應的持續(xù)性，其完全能夠滿足電網(wǎng)負荷要求。

這次改造在解決了本廠現(xiàn)場設備故障的同時，也可為其他企業(yè)同類型的設備故障排除提供一定的參考價值。