陳春林，袁世通

(大唐華中電力試驗研究院，鄭州 450000)

0 引言

在火力發(fā)電廠中，循環(huán)水泵是重要輔機動力設(shè)備之一。循環(huán)水需要不間斷的為凝汽器、閉式冷卻器等設(shè)備提供所需的冷卻水，以維持汽輪機冷卻循環(huán)倍率，保證凝汽器真空。循環(huán)水控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)直接關(guān)系到機組運行的安全性[1-4]和經(jīng)濟性[5-8]。

本文通過對某機組循環(huán)水泵跳閘導(dǎo)致非停事件的分析，對循環(huán)水泵、循環(huán)水泵出口蝶閥、油動力站、電泵電源柜的控制邏輯進行了優(yōu)化，避免了機組再次發(fā)生類似事故，并為其他同類型機組提供了參考建議。

1 某機組非停事件概述

某廠#1機組為哈爾濱汽輪機廠有限公司制造亞臨界、一次中間再熱、單軸、單抽凝汽式汽輪機，型號為C250/N300-16.7/537/537。

4月23日，#1機組負(fù)荷220 MW，真空-91 kPa，凝汽器入口循環(huán)水壓力為0.054 MPa，B循環(huán)水泵運行，A循環(huán)水泵備用。14：47運行人員進行循環(huán)水泵定期輪換檢查工作，啟動A循環(huán)水泵。啟動后就地檢查發(fā)現(xiàn)A循環(huán)水泵出口門未開啟，60 s后A循環(huán)水泵聯(lián)鎖跳閘。運行人員在排查原因過程中，B循環(huán)水泵出口液控蝶閥油泵動力電源抽屜開關(guān)跳閘，B循環(huán)水泵出口門關(guān)閉，60 s后B循環(huán)水泵聯(lián)鎖跳閘。15：02機組真空降至69 kPa，低真空保護動作，機組跳閘。

隨后，在就地檢查B循環(huán)水泵出口液控蝶閥時，發(fā)現(xiàn)油泵動力電源抽屜電機保護控制器擴展模塊電子元件燒損，如圖1所示。更換抽屜開關(guān)后，啟動B循環(huán)水泵運轉(zhuǎn)正常，15：02#1機組重新并網(wǎng)。

圖1 電子元件燒損

2 機組非停原因分析

2.1 事故直接原因分析

通過分析機組跳閘經(jīng)過及相關(guān)參數(shù)歷史曲線，機組跳閘原因為運行人員在A循環(huán)水泵進行定期輪換檢查，解除聯(lián)鎖后，B循環(huán)水泵出口液控蝶閥在運行中突然關(guān)閉，導(dǎo)致循環(huán)水中斷，機組真空迅速下降至保護動作值，機組跳閘。

2.2 事故間接原因分析

2.2.1 油站動力電源(380AC)失電分析

B循環(huán)水泵出口液控蝶閥油泵動力電源抽屜控制器擴展模塊電子元件燒損，直接導(dǎo)致接觸器分閘，油站動力電源消失。

該電子元件燒損主要原因為過電壓引起元件損壞，模塊電壓波動引起元件過電壓，造成元件損壞。過電流引起模塊元件損壞，大電流串入模塊中，導(dǎo)致電子元件燒損。電子元件老化，長時間的頻繁啟停，造成模塊中電子元件損壞。

2.2.2 B循環(huán)水泵跳閘原因分析

油站動力電源失電后，根據(jù)控制邏輯聯(lián)鎖關(guān)出口門，循環(huán)水泵出口液控蝶閥關(guān)閉與B循環(huán)水泵運行同時滿足60 s后聯(lián)鎖跳閘B循泵。該部分的保護邏輯設(shè)計合理，動作正確。

2.2.3 A泵循環(huán)水泵啟動后跳閘原因分析

循環(huán)水泵跳閘邏輯條件其中一項為A循環(huán)水泵運行后，對應(yīng)出口蝶閥60 s內(nèi)未開啟，循環(huán)水泵跳閘。該部分的保護邏輯設(shè)計合理，動作正確。

2.2.4 A循環(huán)水泵出口門未開原因分析

造成A循環(huán)水泵出口門未開的原因為系統(tǒng)液壓油壓力過低，導(dǎo)致出口門無法開啟。通過液控蝶閥液壓原理圖分析，造成液壓系統(tǒng)油壓過低原因為系統(tǒng)內(nèi)插裝閥關(guān)閉不到位。

液壓油系統(tǒng)工作原理為液控蝶閥開啟時由#11主電磁閥帶電，將壓力油送至液壓油缸打開閥門，液控蝶閥關(guān)閉時，由#8快關(guān)電磁閥卸去#12插裝閥上腔油壓，油缸中油液回流至油箱。在復(fù)現(xiàn)試驗中，A泵啟動前液壓油系統(tǒng)油壓為16 MPa壓力正常，A泵啟動后發(fā)出開啟出口門指令，系統(tǒng)油壓下降為0 MPa，證明系統(tǒng)存在內(nèi)部泄壓情況。從液壓系統(tǒng)圖分析，當(dāng)插裝閥關(guān)閉不嚴(yán)時，將導(dǎo)致供油管路通過插裝閥于油箱相連接，導(dǎo)致系統(tǒng)油壓無法建立。液控蝶閥液壓原理如圖2所示。

圖2 液控蝶閥液壓原理

3 循環(huán)水控制系統(tǒng)分析與優(yōu)化

3.1 油泵運行檢修優(yōu)化

此次A循環(huán)水泵出口液控蝶閥無法開啟原因為油站系統(tǒng)內(nèi)插裝閥關(guān)閉不到位，導(dǎo)致供油管路與油箱連通，致使系統(tǒng)油壓無法建立，閥門無法打開。

除對A循環(huán)水泵出口液控蝶閥及油站系統(tǒng)進行詳細(xì)檢查(重點對液壓驅(qū)動部分各部件)并對油質(zhì)進行化驗外，建議在日常維護時，對液壓油的油質(zhì)按設(shè)計要求每3個月進行過濾。同時根據(jù)使用工況，24 h連續(xù)運行時，每半年更換1次油液；8 h間斷工作時，累計運行2 400 h更換1次；確保循環(huán)水泵出口液控蝶閥安全可靠動作。

3.2 油泵聯(lián)鎖邏輯優(yōu)化

油泵原邏輯為當(dāng)油壓低于13 MPa時，聯(lián)鎖啟動油泵。如果油泵運行600 s內(nèi)油壓沒有到達高限，油泵會強制停止運行，且強停信號為長信號，只有當(dāng)可編程邏輯控制器(PLC)復(fù)位后信號才消失。在強停信號復(fù)位前，無論油壓如何變化都不會聯(lián)啟油泵。由于該運行超時信號沒有引入分布式控制系統(tǒng)(DCS)畫面進行監(jiān)視和報警，一旦發(fā)生油泵運行超時強制停止油泵，將閉鎖油壓低聯(lián)啟油泵邏輯，系統(tǒng)油壓會逐漸降到0 MPa，出口液控蝶閥將失去動力源，所有聯(lián)鎖保護及手動操作將拒動。只有當(dāng)PLC 系統(tǒng)手動復(fù)位后才可以通過油壓低信號聯(lián)啟油泵，系統(tǒng)重新建立油壓。

鑒于PLC 控制系統(tǒng)的重要保護信號(油泵運行超時、油站動力電源消失等信號)無法進行追憶，只能將就地設(shè)備指示燈報警的隱患信號引入DCS進行監(jiān)視、報警并寫入歷史站記錄。

在正常情況下，油壓的建立(從0 MPa 到13 MPa以上)僅需要3～4 min，為保證設(shè)備安全，維持“油泵運行600 s內(nèi)油壓沒有到達高限，發(fā)送油泵強制停止長信號”部分邏輯設(shè)計。

3.3 出口蝶閥聯(lián)鎖邏輯優(yōu)化

(1)循環(huán)水泵出口液控蝶閥在PLC 邏輯聯(lián)鎖關(guān)閉其中1個條件為“油站動力電源失電延時1 s”，對該條邏輯優(yōu)化，取消“油站動力電源失電聯(lián)鎖關(guān)閉出口液控蝶閥邏輯”。因為PLC 電源取自不間斷電源(UPS)，油站動力電源僅供油泵使用，當(dāng)油站動力電源失電時，只要油系統(tǒng)壓力正常(就地有蓄能器)，出口液控蝶閥仍可關(guān)閉。

(2)將“油站動力電源失電”作為報警并送入DCS 監(jiān)視。

(3)為增強系統(tǒng)可靠性，循環(huán)水泵停止信號采用三取二信號。循泵運行取非、停運和電流小于5A，如圖3所示。

圖3 循環(huán)水泵停止判斷邏輯

3.4 循環(huán)水泵聯(lián)鎖邏輯優(yōu)化

DCS的循環(huán)水泵跳閘邏輯中，循環(huán)水泵出口液控蝶閥關(guān)閉與B循環(huán)水泵運行同時滿足后延時60 s，跳閘運行泵，如圖4(a)所示。若循環(huán)水泵運行出口蝶閥突然關(guān)閉，60 s后運行泵才會跳閘，存在造

成運行泵氣蝕的風(fēng)險。對此，該部分邏輯優(yōu)化為：循環(huán)水泵運行60 s，且對應(yīng)出口液控蝶閥關(guān)閉時，延時10 s(避免關(guān)信號短時間誤發(fā))跳閘該循環(huán)水泵，如圖4(b)所示。

圖4 循泵跳閘邏輯

3.5 控制裝置優(yōu)化

循環(huán)水泵出口液控蝶閥油站動力電源抽屜設(shè)計為正反轉(zhuǎn)控制回路，為減少風(fēng)險點，達到最優(yōu)設(shè)備最優(yōu)配置，將反轉(zhuǎn)回路相關(guān)元器件卸載，以提高供電可靠性。

4 結(jié)束語

本文深入分析了某機組循環(huán)水泵跳閘導(dǎo)致非停事件的直接原因和間接原因，對油動力站的檢修維護規(guī)程、循環(huán)水泵、循環(huán)水泵出口蝶閥、電泵電源柜的控制邏輯進行了針對性的優(yōu)化，完善了循環(huán)水控制系統(tǒng)的缺陷，消除了機組因類似事故造成設(shè)備損壞和危及機組安全運行的隱患。