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發(fā)電機(jī)功率變送器故障導(dǎo)致機(jī)組停運原因分析及措施
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發(fā)電機(jī)功率變送器故障導(dǎo)致機(jī)組停運原因分析及措施

時間:2020-04-20 10:07:49

         摘要:在電力系統(tǒng)發(fā)展的過程中,發(fā)電機(jī)功率變送器是發(fā)電廠電力系統(tǒng)重要的控制設(shè)備,其直接影響發(fā)電機(jī)的運行狀態(tài)。近期因發(fā)電機(jī)負(fù)荷變化或電氣一次設(shè)備故障時,誘發(fā)發(fā)電機(jī)功率變送器發(fā)生故障,導(dǎo)致機(jī)組其他主要設(shè)備參數(shù)異常,直接引起機(jī)組給水流量低的保護(hù)動作,觸發(fā)機(jī)組MFT保護(hù)機(jī)組解列。Rw9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
         隨著發(fā)電廠電力系統(tǒng)的不斷進(jìn)步,電力自動化水平在不斷提高,在發(fā)電廠AVC、AGC、DCS、一次調(diào)頻系統(tǒng)等得到了廣泛的應(yīng)用[1],但在不斷地應(yīng)用過程中,也暴露出不少因技術(shù)不完善或設(shè)備控制邏輯缺陷問題,導(dǎo)致發(fā)電機(jī)機(jī)組出現(xiàn)非計劃停運的事件。
 
         2018年7月28日16時38分,某發(fā)電廠發(fā)生一起由于發(fā)電機(jī)功率變送器故障及DCS控制邏輯缺陷,調(diào)整不及時,導(dǎo)致機(jī)組給水流量低低保護(hù)動作,觸發(fā)機(jī)組MFT保護(hù)機(jī)組解列。
 
1、事故發(fā)生經(jīng)過
 
         7月28日16時34分,運行人員接中調(diào)電話令:“要求1號機(jī)組退出AGC調(diào)整,將負(fù)荷由500MW減至470MW保持。”運行主值開始減負(fù)荷,16時35分機(jī)組負(fù)荷突然開始出現(xiàn)大幅度波動,給水流量、總給煤量、主蒸汽溫度、主蒸汽流量、主蒸汽壓力正在跟隨機(jī)組負(fù)荷整體趨勢緩慢降低,汽輪機(jī)高壓調(diào)門也有關(guān)小趨勢,從負(fù)荷波動開始至平穩(wěn)過程中,1、2號調(diào)門均由100%關(guān)至88.6%,3號調(diào)門由17%關(guān)至16.5%。
 
 
         16時36分58秒,值長馬上下令,汽機(jī)控制方式由主控切換為手動控制,機(jī)組轉(zhuǎn)為VF控制方式,即鍋爐自動跟蹤機(jī)前壓力,汽機(jī)為閥位手動控制。但是1號機(jī)組負(fù)荷指令在16時37分16秒由453MW突然下降到128MW,且在16時37分28秒再次下降到83MW,導(dǎo)致1號鍋爐開始自動大幅減少煤量和給水量。運行主值在16時37分50秒切除了鍋爐主控的自動開進(jìn)行相關(guān)的調(diào)節(jié),但在16時38分18秒鍋爐因給水流量低低保護(hù)動作,觸發(fā)機(jī)組MFT保護(hù)機(jī)組解列。
 
         1號機(jī)組解列后,各專業(yè)技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場,開展相關(guān)現(xiàn)場技術(shù)分析,初步判斷造成本次機(jī)組解列的主要原因為參與DCS控制的有功功率變送器故障和DCS控制邏輯缺陷,導(dǎo)致機(jī)組故障解列。并對現(xiàn)場做進(jìn)一步檢查確認(rèn),引起DCS功率出現(xiàn)異常的是3WF和4WF,2個功率變送器故障引起,但DCS未見報警。
 
2原因分析
         發(fā)電機(jī)有功功率變送器損壞是本次事故的主要原因。1號機(jī)組DCS功率選擇模塊的邏輯是:3個功率變送器的輸入全部正常時,輸出中值,當(dāng)有1個處于故障時,輸出剩下2個的平均值,若剩下2個值差大于100MW時,則輸出2個中的大值,并發(fā)出功率壞點的信號。3個功率變送器中,變送器A于6月23日故障,但未能發(fā)現(xiàn)和處理。7月28日,功率變送器B故障,且此次損壞過程不像變送器A數(shù)值突降至零,而是緩慢降低,導(dǎo)致功率變送器B與C的偏差約等于100MW期間,DCS的選擇功能塊反復(fù)輸出二者的平均值或二者的大值,造成了負(fù)荷波動的假象。
 
         DCS控制邏輯存在缺陷是本次事件的主要原因。汽機(jī)主控切手動后汽機(jī)負(fù)荷指令有2個跟蹤值,shou選為跟蹤當(dāng)前負(fù)荷,該回路沒有問題。但當(dāng)功率變送器的故障信號觸發(fā)后,則回路會跟蹤當(dāng)前的鍋爐主控的輸出值。邏輯中鍋爐主控的輸出值實際為總的給煤量,其數(shù)值與當(dāng)前負(fù)荷存在較大的偏差,切換瞬間必然造成擾動。汽機(jī)主控切手動之后,汽機(jī)主控輸出指令立即由原來的453MW負(fù)荷變?yōu)椋保梗罚停,而197MW對?yīng)的主汽壓力設(shè)定值為9.7MPa,鍋爐主控在輸入9.7MPa的前饋之后,又立即變成了126MW。由于當(dāng)時鍋爐主控仍在自動狀態(tài),在主汽壓力實際值22MPa與設(shè)定值9.7MPa的偏差下繼續(xù)往小調(diào)節(jié),16時37分46秒,鍋爐主控輸出小于80MW,內(nèi)部邏輯將其直自動切除(真自動與假自動的區(qū)別是:真自動的輸出是根據(jù)偏差調(diào)節(jié)出來的,假自動的輸出是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的函數(shù)輸出,但在CRT操作界面看來都屬于自動狀態(tài)),故在CRT界面看來鍋爐主控和汽機(jī)主控的輸出都固定在79MW,負(fù)荷跟蹤指令大幅度變化,#終機(jī)組給水流量低低觸發(fā)MFT保護(hù)動作跳機(jī)。運行值班人員對負(fù)荷大幅波動原因判斷不準(zhǔn)確和應(yīng)急處理能力欠缺是本次事故的次要原因。
 
         運行值班人員在判斷有功功率大幅波動原因時出現(xiàn)偏差,誤認(rèn)為高壓調(diào)整門優(yōu)化引起的,shou先將汽輪機(jī)主控切為手動,待發(fā)現(xiàn)給水和給煤量失控后,再把鍋爐主控切為手動,錯過#佳的事故處理時間,也是引起本次事故的次要原因。
 
3事件暴露問題
         ①電廠管理人員對設(shè)備故障未能及時發(fā)現(xiàn)處理,當(dāng)發(fā)電機(jī)有功功率變送器A故障后,運行和電氣檢修人員沒有及時給予處理。
         ②產(chǎn)品質(zhì)量存在一定的問題,發(fā)電機(jī)功率變送器存在質(zhì)量不穩(wěn)定的缺陷,給機(jī)組安全穩(wěn)定運行帶來隱患。
         ③熱控邏輯組態(tài)存在重大隱患,功率變送器故障后,汽機(jī)主控在手動狀態(tài)下不應(yīng)跟蹤給煤量,而應(yīng)跟蹤另外1個負(fù)荷值或經(jīng)當(dāng)前給煤量計算出的1個近似負(fù)荷值,這樣才能避免切換時引起機(jī)組負(fù)荷指令的大幅擾動[2]。
         ④運行人員對功率異常波動的判斷和應(yīng)急處理能力不足。功事變送器故障導(dǎo)致負(fù)荷顯示出現(xiàn)波動后,機(jī)組實際的其他各項參數(shù)平穩(wěn),如勵磁電壓、電流、高調(diào)門的開度、主汽壓力、調(diào)節(jié)級壓力等并未發(fā)生明顯變化,且DEH側(cè)的功率顯示也未發(fā)生波動,此時不宜匆忙進(jìn)行重大操作;又或者在確定要將汽機(jī)主控切手動后,應(yīng)同時將鍋爐主控切至手動進(jìn)行干預(yù),這樣則能避免鍋爐在自動狀態(tài)下繼續(xù)降低指令,不至于使當(dāng)時的工況繼續(xù)惡化。
 
4防范措施
         ①將發(fā)電機(jī)有功功率變送器設(shè)置故障聲音報警,以便運行及時發(fā)現(xiàn)故障信號。
         ②將已壞的功率變送器進(jìn)行更換,將原來已調(diào)換的通道恢復(fù)正常。聯(lián)系功率變送器生產(chǎn)廠家對該批次的功率變送器進(jìn)行質(zhì)量分析,查找故障原因和整改措施;同時,對其他兄弟單位使用功率變送器的情況進(jìn)行調(diào)研,以保證功率變送器的質(zhì)量。
         ③重新全面梳理優(yōu)化各模擬量控制系統(tǒng)的邏輯組態(tài),特別是那些未經(jīng)試驗驗證
過的極端情況下的邏輯,確保機(jī)組組態(tài)在各小概率工況下邏輯的準(zhǔn)確性。
         ④充分利用仿真機(jī),模擬各種正常和非正常條件,驗證DCS系統(tǒng)各子系統(tǒng)的顯示、聯(lián)鎖、保護(hù)和調(diào)節(jié)功能,及時發(fā)現(xiàn)和消除DCS邏輯隱患。另外,通過仿真機(jī)對機(jī)組的仿真過程,提高運行人員和檢修人員對機(jī)組事故現(xiàn)象的認(rèn)識和機(jī)組異常工況的快速處理能力。
 
5進(jìn)一步的優(yōu)化完善的措施
         5.1對機(jī)、爐主控重要測量信號異常的報警梳理將機(jī)組功率、主汽壓力、給水流量、總送風(fēng)#、爐膛壓力等冗余測量信號的故障報勢、測量信號間的偏差報警重新檢查確認(rèn)(見表1)。并將冗余信號選擇模塊報警輸出和調(diào)節(jié)偏差報警引出至軟光字牌,當(dāng)信號異常時,發(fā)出“XXX異常”聲光報警。
         5.2增加主要系統(tǒng)輸出指令閉鎖增減功能為防止調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出指令化過快,增加了送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)指令與反饋偏差大時,禁止指令向偏差增大方向變化的功能,直到偏差減少后恢復(fù)正常調(diào)節(jié)功能。
重要測量信號異常報警梳理
         5.2.1送風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。爐膛壓力大于500Pa或總風(fēng)量指令大于實際風(fēng)量300t/h或風(fēng)機(jī)動葉開度指令大于動葉反饋5%,風(fēng)機(jī)動葉開度禁增;爐膛壓力小于-800Pa或總風(fēng)量指令小于實際風(fēng)量-300t/h,或風(fēng)機(jī)動葉開度指令小于動葉反饋5%風(fēng)機(jī)動葉開度禁減。
         5.2.2爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。爐膛壓力小于-800Pa或風(fēng)機(jī)動葉開度指令大于動葉反饋5%,引風(fēng)機(jī)動葉開度禁增;爐膛壓力大于500Pa或風(fēng)機(jī)動葉開度指令小于動葉反饋5%,引風(fēng)機(jī)動葉開度禁減。
         5.2.3一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。一次風(fēng)母管壓力高于設(shè)定值2KPa或風(fēng)機(jī)動葉開度指令大于動葉反饋5%,引風(fēng)機(jī)動葉開度禁增;一次風(fēng)母管壓力低于設(shè)定值2kPa或風(fēng)機(jī)動葉開度指令小于動葉反饋5%,引風(fēng)機(jī)動葉開度禁減。
         5.2.4給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)?偨o水流量高于設(shè)定值300t/h以或單泵入口流量高于設(shè)定值200t/h,或給水泵轉(zhuǎn)速指令高于轉(zhuǎn)速反饋300r/min,給水泵轉(zhuǎn)速指令禁增;總給水流量低于設(shè)定值300t/h,或單泵入口流量低于設(shè)定值200t/h,或給水泵轉(zhuǎn)速指令低于轉(zhuǎn)速反饋300r/min,給水泵轉(zhuǎn)速指令禁減。
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