揭其良 郭軼娜 紀斯宇 姜鵬 張嵩

摘要：某電廠300 MW機組1號循環(huán)水泵跳閘，出口液控門出現(xiàn)故障未關閉，導致凝汽器水位高保護動作，汽輪機跳閘。究其原因是1號循環(huán)水泵啟動后在出口液控門開啟過程中，關定位滑塊受異常外力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，未跟隨開度電位器轉(zhuǎn)動并偏離原位，此時關位置信號定位滑塊一直與關位置信號反饋行程開關接觸，關位置行程開關一直被觸發(fā)，據(jù)此提出了解決方法及預防措施，為發(fā)電機組的非停調(diào)查提供了參考。

關鍵詞：凝汽器水位;汽輪機;循環(huán)水泵;保護跳閘

0 引言

某電廠汽輪機兩個低壓缸的排汽分別進入兩個噴射式凝汽器中，直接與空冷塔返回的低溫冷卻水接觸，混合后的水一部分經(jīng)凝結水泵送到汽輪機回熱系統(tǒng)加熱作為鍋爐給水，其余的水由兩臺50%出力的循環(huán)水泵送至空冷塔下部進入三角形散熱器，由空冷器進行自然冷卻。冷卻柱外側裝有百葉窗，通過調(diào)節(jié)百葉窗開度大小可控制通風量，控制冷卻柱性能，當環(huán)境溫度較低時，關閉百葉窗，以防冷卻柱凍壞。

凝汽器內(nèi)的水通過兩臺循環(huán)泵送至空冷塔冷卻后，經(jīng)節(jié)流閥返回兩個凝汽器，這樣就形成了封閉的水路。系統(tǒng)中設有兩個儲水箱，可容納全部散熱器的放水量。儲水箱中的水可通過兩臺輸送泵向冷卻水系統(tǒng)補水。同時，當凝汽器水位過高時，輸送泵也能向儲水箱排水。

該電廠DCS采用國電南自的TCS3000控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由冗余的分散處理單元（DPU）、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和人機接口等部分組成。

1 事件經(jīng)過

2020-06-05T02：00，機組負荷190 MW，真空度-66 kPa。2號給水泵、2號凝結水泵、2號循環(huán)水泵運行，1號循環(huán)水泵備用，凝汽器水位1 770 mm。

02：06：18，機組升負荷，單臺循環(huán)水泵運行，機組真空度偏低，滿足1號循環(huán)水泵啟動條件;啟動1號循環(huán)水泵，出口液控門聯(lián)開，檢查電流，出口壓力、流量正常，開啟A7閥，出口液控門關位置信號未消失。

02：06：35，1號循環(huán)水泵跳閘，出口液控門開位置、關位置信號同時存在（實際已全開），閥門發(fā)出故障信號。關位置信號一直存在，手操器“關”按鈕顯示為灰色，DCS無法操作將其關閉，切換至“測試位”依然無法關閉，手動關閉入口電動門，聯(lián)系巡檢就地關閉出口液控門。

02：07：25，“凝汽器水位高Ⅰ值、高Ⅱ值信號同時存在”，保護動作，汽輪機跳閘，聯(lián)跳鍋爐和發(fā)電機。

02：07：33，1號循環(huán)水泵入口電動門關到位（關閉時間49 s）。

02：09：00，汽輪機重新掛閘，恢復并網(wǎng)。

2 檢查情況

2.1? ? 間接空冷系統(tǒng)

凝汽器中的水大部分由循環(huán)水泵抽出并流入間冷塔，由于1號循環(huán)水泵出、入口門均在開啟位置，并且循環(huán)水泵在停運狀態(tài)，這樣就形成一個通路，2號循環(huán)水泵工作抽出的水由這個通路倒流入凝汽器中。汽輪機跳閘時，凝汽器水位高引起機組跳閘。

2.2? ? SOE記錄情況

現(xiàn)場檢查SOE記錄，1號循環(huán)水泵跳閘及機組跳閘信號均正確。

2.3? ? 保護動作及邏輯檢查

2.3.1? ? 保護動作情況

（1）1號循環(huán)水泵跳閘需滿足兩個條件：

1）1號循環(huán)水泵運行且延時15 s。

2）出口液控門全關位與出口液控門開位置信號進行邏輯“非”運算，延時30 s。

上述兩個條件均滿足，保護裝置動作。

（2）汽輪機跳閘：凝汽器液位高Ⅰ值、高Ⅱ值信號同時存在，保護動作正確。

（3）汽輪機跳閘聯(lián)鎖鍋爐MFT，發(fā)電機跳閘，保護動作正確。

2.3.2? ? DCS中1號循環(huán)水泵出水液控門邏輯設置情況

在DCS控制系統(tǒng)中，1號循環(huán)水泵出口液控門手操器如果存在閥門開位置信號或關位置信號，手操器內(nèi)部邏輯默認為閥門在開啟或關閉狀態(tài)，將不允許手操器對閥門發(fā)出相應的指令。本次事件中，開位置和關位置信號同時存在，手操器不允許再發(fā)出開、關指令，這也就是運行人員當時在DCS中無法操作關閉閥門的原因。

2.4? ? 現(xiàn)場檢查情況

2.4.1? ? 1號循環(huán)水泵操作記錄

2020-06-04T20：29：52，1號循環(huán)水泵出口液控門發(fā)出關閉指令;20：30：04，關位置行程開關信號被觸發(fā);20：30：10，1號循環(huán)水泵停運。

2020-06-05T02：06：19，1號循環(huán)水泵發(fā)出啟動指令;02：06：33，1號循環(huán)水泵出口液控門到達75°位置;02：06：35，1號循環(huán)水泵跳閘;02：06：37，1號循環(huán)水泵出口液控門全開;02：23：56，熱工人員將1號循環(huán)水泵出口液控門切至就地位，手動關閉;02：24：17，1號循環(huán)水泵出口液控門全開位與全關位信號同時消失;02：24：24，1號循環(huán)水泵出口液控門全關，熱工人員將1號循環(huán)水泵出口液控門切至遠方位。

2.4.2? ? 工作票情況

現(xiàn)場查閱缺陷臺賬和工作票臺賬，并與現(xiàn)場人員溝通，事件發(fā)生前，缺陷臺賬中沒有循環(huán)水泵出口液控門故障記錄，循環(huán)水泵以及出口液控門工作正常。

2.4.3? ? 1號循環(huán)水泵出口液控門現(xiàn)場檢查情況

就地檢查發(fā)現(xiàn)，1號循環(huán)水泵出口液控門關定位滑塊位置發(fā)生變化，偏離原位（開度電位器上有1/4圈明顯劃痕，滑塊滑動約90°），閥門處于全開狀態(tài)時，開度電位器上的閥門關定位滑塊與閥門關反饋行程開關未脫開，閥門全開、全關位置反饋信號同時存在，DCS無法操作。

事件發(fā)生后，經(jīng)人員巡檢就地關閉閥門后發(fā)現(xiàn)，原本關定位滑塊正確位置應在最上方，與開定位滑塊成90°左右，而實際關定位滑塊位置向順時針方向發(fā)生了偏移，與開定位滑塊成接近180°，開、關反饋觸點成180°布置，閥門處于開啟位置時，正好同時觸發(fā)開位置和關位置信號。

凝汽器中的水大部分由循環(huán)水泵抽出并流入間冷塔，由于1號循環(huán)水泵出、入口門均在開啟位置，且循環(huán)水泵在停運狀態(tài)，這樣就形成一個通路，2號循環(huán)水泵工作抽出的水由這個通路倒流入凝汽器中。

3 原因分析

由于1號循環(huán)水泵出口液控門開度電位器上的關定位滑塊受異常外力作用，偏離原位，在閥門開啟過程中，關反饋行程開關未脫開，閥門已全開，但DCS顯示開、關反饋同時到達，15 s后1號循環(huán)水泵聯(lián)鎖跳閘。

1號循環(huán)水泵跳閘后應聯(lián)跳關出口液控門，但此時閥門關位置行程開關因故障而錯誤觸發(fā)（出口液控門實際為全開狀態(tài)），不再發(fā)出關閥門指令，2號循環(huán)水泵出口本應去間冷塔的循環(huán)水從1號循環(huán)水泵返回到凝汽器，造成凝汽器水位快速上升至高Ⅱ值，保護動作，3號機組跳閘。本次事件致因因素如圖1所示。

3.1? ? 機組停機原因

汽輪機跳閘原因為“凝汽器液位異?！?。由于1號循環(huán)水泵跳閘后出口液控門全開，入口電動門也全開，出、入口同時開啟，且泵在停運狀態(tài)，這樣就會形成一個通道，2號循環(huán)水泵出口本應流入間冷塔進行冷卻的水，順著1號循環(huán)水泵的通路倒流入凝汽器中，運行人員手動關閉入口電動門，由于入口電動門行程較長，關閉時間為49 s，循環(huán)水泵流量為14 000 t/h，短時間內(nèi)大量循環(huán)水進入凝汽器，凝汽器水位高，保護動作，引起汽輪機跳閘聯(lián)鎖鍋爐MFT、發(fā)電機解列。

3.2? ? 1號循環(huán)水泵跳閘原因

1號循環(huán)水泵運行15 s后，如果出口液控門仍然處于全關位置，且出口液控門全開位置信號未消失，則延時30 s跳閘循環(huán)水泵。

3.3? ? 1號循環(huán)水泵出口液控門關位置信號未消失以及DCS無法操作的原因

1號循環(huán)水泵出口液控門開度電位器上的關定位滑塊偏離原位，在閥門開啟過程中未與關反饋行程開關脫開，導致出口液控門開位置、關位置信號同時被觸發(fā);DCS邏輯中出口液控門關反饋信號存在，導致停泵不再發(fā)出關門指令，同時DCS畫面中顯示為關閉狀態(tài)，手操器“關”按鈕為灰色，無法操作將其關閉，導致泵停運后出口門實際處于全開狀態(tài)。

3.4? ? 1號循環(huán)水泵出口液控門關位置滑塊偏離原位的原因

根據(jù)電廠人員描述及現(xiàn)場檢查情況分析，1號循環(huán)水泵啟動后在出口液控門開啟過程中，關定位滑塊受異常外力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，未跟隨開度電位器轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生相對滑動（偏離原位），此時關定位滑塊始終與關反饋行程開關接觸，關位置信號一直被觸發(fā)。閥門全開后，開定位滑塊與開反饋行程開關接觸，觸發(fā)開位置信號，此時出口液控門全開，開位置和關位置信號同時被觸發(fā)。出口液控門就地手動關閉時，異常外力消失，關定位滑塊跟隨開度電位器轉(zhuǎn)動，偏離工作位置，開位置和關位置信號同時消失。異常外力的產(chǎn)生不排除異物卡住關定位滑塊的可能，其他原因無法查證。

4 暴露的主要問題

（1）日常巡檢質(zhì)量不高。人員未嚴格按規(guī)程執(zhí)行，主要輔機設備啟停操作時，對設備及附屬裝置現(xiàn)場檢查不全面，就地人員在閥門異常狀態(tài)下未能及時發(fā)現(xiàn)問題。

（2）循環(huán)水泵出口液控門聯(lián)鎖邏輯設置不合理。跳泵邏輯中出口液控門開位置信號進行邏輯“非”運算，并且延時30 s的限制條件設置不合理;聯(lián)鎖關門的指令不應該經(jīng)過手操器。

5 結語

針對本次事件的原因分析及暴露出的問題，我們提出了如下解決方法及預防措施：

（1）將1號循環(huán)水泵出口液控門關定位滑塊螺絲松開后，恢復至原位并緊固，就地、遠方操作閥門正常;梳理排查現(xiàn)場各遠控閥門的限位開關，未發(fā)現(xiàn)異常;兩個主汽門自然冷卻后，操作恢復正常。

（2）提高設備日常巡查質(zhì)量。進一步優(yōu)化完善就地檢查人員的檢查內(nèi)容和要求，加強現(xiàn)場生產(chǎn)管理以及設備日常維護，細化定期維護項目的內(nèi)容和標準。

（3）建議對循環(huán)水泵出口液控門聯(lián)鎖邏輯進行優(yōu)化：在操作員站上增加出口液動閥緊急開、關按鈕，按鈕指令不通過手操器，直接發(fā)到開關指令輸出通道;刪除原邏輯中出口液控門開位置信號進行邏輯“非”運算并延時30 s的限制條件;聯(lián)鎖關門的指令全部不經(jīng)過手操器，直接將指令發(fā)到開關指令輸出通道。

收稿日期：2020-06-26

作者簡介：揭其良（1979—），男，江西上饒人，碩士研究生，高級工程師，從事發(fā)電廠熱工自動化研究與應用工作。