摘要：針對某電廠#2機I/O模件故障引起機組跳閘的原因進行了分析，對事件暴露出來的問題進行了梳理，并就存在的隱患提出了防范措施，為后續(xù)的整改提出了指導建議。

關(guān)鍵詞：汽機；I/O模件；跳閘；防范措施

中圖分類號：TM621.7" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2025）03-0017-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.03.005

0" " 引言

某電廠#2機為600 MW超臨界機組，其中DCS系統(tǒng)采用ABB公司生產(chǎn)的Symphony分散控制系統(tǒng)。該機組2005年基建投入生產(chǎn)使用，2007年6月投入生產(chǎn)運行，I/O模件已超過15年使用年限。隨著運行年限的增加，Symphony分散控制系統(tǒng)主控制器、網(wǎng)絡控制器、伺服卡及電源模塊出現(xiàn)故障率高、備件停產(chǎn)、設備維護費用高等問題，因此在檢修中開展了主模件的升級改造。而輸入/輸出I/O子模件等由于之前故障較少、備件充足等原因未進行升級，因此所有I/O子模件并未更換。本文針對該廠#2機組汽機子系統(tǒng)I/O模件故障跳閘事件經(jīng)過及原因進行了分析，對ABB系統(tǒng)子模件老化存在的隱患提出了整改建議和防范措施，以確保機組安全運行。

1" " 事件經(jīng)過

2020年12月31日，#2機組負荷582 MW，A、B汽泵運行，A、C、D、E、F制粉系統(tǒng)運行，各主要系統(tǒng)設備運行正常，機組重要參數(shù)監(jiān)視正常。

21：44，#2機組負荷582 MW，DCS控制系統(tǒng)汽機子系統(tǒng)24號模件柜M24-04-03數(shù)字量輸出子模件（此模件第8通道為“高壓排汽口金屬溫度過高”送至ETS汽機跳閘信號）故障報警，#2機組汽機保護動作跳閘，鍋爐MFT聯(lián)鎖動作，發(fā)電機解列。檢查鍋爐MFT跳閘首出為汽機跳閘，查詢SOE記錄，ETS跳閘首出為“高壓排汽口金屬溫度過高”。運行當值立即按照發(fā)電機解列，汽輪機跳閘，鍋爐MFT故障停機操作檢查處理，匯報運行部部長和中調(diào)。

21：51，運行通知熱控值班人員立即檢查汽機跳閘原因，熱控人員檢查發(fā)現(xiàn)操作員站畫面上出現(xiàn)DSO卡件故障報警，對卡件進行檢查后，確認DSO卡件報警損壞，需要申請更換故障卡件。

機組跳閘后高低旁聯(lián)鎖全開，高旁減溫水調(diào)閥聯(lián)鎖全開，運行盤面檢查發(fā)現(xiàn)主汽及再熱蒸汽系統(tǒng)多個疏水氣動門變粉紫色，其中包括高排逆止閥前后疏水氣動門，就地檢查確認疏水門未開，通知汽機、熱控人員配合打開。

22：24，盤面變粉紫色的疏水氣動門均恢復正常顯示狀態(tài)，檢查所有疏水氣動門已打開。

22：45，熱控專業(yè)完成#2機組模件柜DSO子模件更換，告知運行當值卡件已處理好。運行當值立即按照故障停機操作處理，并做好啟動準備工作。

23：06，#2機組汽機轉(zhuǎn)速到0，盤車自啟正常，惰走時間81 min，盤車電流14.5 A，偏心22.1 μm。

2021年1月5日14：50，#2爐點火成功。

2021年1月6日00：33，#2機并網(wǎng)。

2" " 檢查情況及原因分析

檢查#2機組DCS控制系統(tǒng)汽機子系統(tǒng)24號模件柜M24-04-03卡件發(fā)現(xiàn)，該故障卡件為ABB系統(tǒng)數(shù)字量輸出卡件DSO14，版本序列號信息為SCJFE04578（圖1），系2006年5月印度產(chǎn)的卡件，截至2020年12月31日，該M24-04-03數(shù)字量輸出卡件DSO14運行已近15年，且該卡件未發(fā)生過故障。通過查詢#1～#4機組DCS系統(tǒng)卡件故障記錄得知，數(shù)字量輸出子模件DSO14卡件故障率較低，2020年未發(fā)生此類型故障。

M24-04-03模件共有16通道DO輸出，實際使用包含高壓缸過熱汽母管疏水門打開指令、高壓缸A側(cè)主汽門前疏水門打開指令等共14通道，其中第8通道為“高壓排汽口金屬溫度過高”送至ETS汽機跳閘信號。

“高壓排汽口金屬溫度過高”送至ETS汽機跳閘信號由DCS系統(tǒng)對6個高壓排汽口金屬溫度進行綜合判斷，該信號控制邏輯判斷為：任一高壓缸排汽溫度高高（≥420 ℃）且其他高壓缸排汽溫度高報警（≥400 ℃）時，高壓排汽口金屬溫度過高跳閘汽機，經(jīng)M24-04-03模件第8通道DO輸出送至ETS系統(tǒng)，進行汽輪機保護跳閘，鍋爐MFT聯(lián)鎖保護動作，在ETS系統(tǒng)及DCS系統(tǒng)輸出均為單點保護信號[1]。

事件發(fā)生后，邀請DCS廠家北京ABB控制有限公司專家于2021年1月1日來廠進行現(xiàn)場分析，通過對故障數(shù)字量輸出子模件現(xiàn)場檢測，發(fā)現(xiàn)故障卡件外觀檢查無明顯故障，地址撥碼開關(guān)設置和邏輯配置地址一致，正常地址開關(guān)設置為00010010（該地址為：24+21=16+2=18）?，F(xiàn)場測量地址開關(guān)實際狀態(tài)，地址撥碼開關(guān)異常，發(fā)現(xiàn)最右側(cè)的一位地址開關(guān)阻值為109.1 kΩ（圖2），即等于最右側(cè)的地址開關(guān)也變成了1，所以此模件的地址已經(jīng)變?yōu)椋?4+21+20=16+2+1=

19（表1）。

經(jīng)現(xiàn)場檢測分析，初步判斷為模件使用年限較長，元件老化導致M24-04-03位置的DSO模件（地址18）地址開關(guān)異常，使此模件與左側(cè)的DSO模件（地址19）地址重復，產(chǎn)生地址沖突，使得M24-04-03位置的DSO模件的輸出和左側(cè)DSO模件輸出一致，通道8（高壓排汽口金屬溫度過高）信號錯誤輸出邏輯1。故障模件已發(fā)回ABB公司，以便進一步分析詳細情況。

如果在同一控制下存在兩塊地址一樣的模件，會使模件尋址出現(xiàn)故障，導致錯誤通信。將故障模件重復插回原槽位實驗，都看到相同的故障結(jié)果，確認這塊模件地址開關(guān)故障，導致通信異常。

M24-04-03位置的DSO模件地址（18）開關(guān)異常，導致該DSO模件地址由18變?yōu)?9，使此模件與左側(cè)的DSO模件地址（19）重復，產(chǎn)生地址沖突，最終使得原模件通道錯誤輸出。而剛好DSO模件地址19中的第8通道信號為“中壓聯(lián)合汽閥B疏水門打開”指令，該信號常為1，最終導致“高壓排汽口金屬溫度過高”也同步為1。

因此，經(jīng)綜合檢測分析判斷，#2機組DCS控制系統(tǒng)汽機子系統(tǒng)24號模件柜M24-04-03數(shù)字量輸出子模件發(fā)生故障，發(fā)出“高壓排汽口金屬溫度過高”至ETS觸發(fā)“高壓排汽口金屬溫度過高”條件，#2汽輪機跳閘。

3" " 暴露問題

1）通過故障模件出廠序列號查詢到，模件出廠日期為2006年，產(chǎn)地為印度。模件使用年限較長，元件已產(chǎn)生老化現(xiàn)象，尤其是黑色地址開關(guān)容易出現(xiàn)故障，建議更新重要子模件或者對模件更換地址開關(guān)。

2）控制邏輯組態(tài)不完善，建議進一步優(yōu)化，減少DSO模件通道指令常為1的輸出，盡量采用脈沖信號輸出。

3）#2機組DCS系統(tǒng)輸入/輸出子模件等由于之前故障較少、備件充足等原因未進行升級，隨著機組服役時間增加，電子設備老化日漸嚴重，且存在輸出至重要系統(tǒng)的單信號保護誤動作，給機組安全運行帶來了隱患。

4）#2機組ETS系統(tǒng)設備已日漸老化，且系統(tǒng)設置存在較多的單點信號輸入進行機組保護跳閘的情況。其中高壓排汽口金屬溫度過高、發(fā)電機定子冷卻水出口溫度過高、發(fā)電機遮斷、高中壓缸脹差、低壓缸脹差等信號均為經(jīng)過邏輯綜合判斷后單信號輸入ETS系統(tǒng)作為機組跳閘信號，給機組安全運行帶來了隱患[2]。

4" " 防范措施

1）更換#2機組DCS控制系統(tǒng)汽機子系統(tǒng)24號模件柜M24-04-03數(shù)字量輸出子模件，并對控制回路進行檢查。

2）邀請DCS廠家北京ABB控制有限公司專家來廠對故障數(shù)字量輸出子模件進行檢測，分析模件故障的原因，組織排查#1～#4機組所有類似的模件。

3）對DCS系統(tǒng)送至ETS系統(tǒng)的信號進行排查梳理，重新分配通道，減少安全風險。

4）對DCS系統(tǒng)送至ETS系統(tǒng)的信號進行排查梳理，形成清冊，列入檢修計劃，對包括卡件、端子板、電纜等在內(nèi)的整個回路進行檢查測試。

5）針對ETS系統(tǒng)的單點保護情況進行排查，開展系統(tǒng)升級、保護完善的可行性研究。利用#1、#2機組通流改造項目機會對ETS系統(tǒng)進行改造，針對DCS到ETS的跳機輸出信號，建議在ETS側(cè)增加3取2功能，避免誤動和拒動，提高ETS系統(tǒng)保護動作可靠性。

5" " 結(jié)束語

本文針對某電廠#2機組汽機子系統(tǒng)I/O模件故障引起機組跳閘的情況，通過查找事件原因，對DSO模件的撥碼開關(guān)進行測試，最終發(fā)現(xiàn)I/O子模件的撥碼開關(guān)故障導致地址沖突，使“高壓排汽口金屬溫度過高”通道信號誤發(fā)為1，最終造成機組異常跳閘。通過對機組跳閘事件原因進行分析，針對事故中暴露出的一些問題，提出了一系列防范措施，從而避免I/O模件故障導致機組異常跳閘事件重復發(fā)生。

[參考文獻]

[1] 韓國強.汽輪機側(cè)單點保護技術(shù)改造分析[J].河北電力技術(shù)，2013，32（增刊1）：46-49.

[2] 劉文豐，尋新，劉紅旭.火電機組主保護硬回路典型設計及可靠性淺析[J].熱力發(fā)電，2013，42（10）：16-20.

收稿日期：2024-10-24

作者簡介：蔡樹杰（1985—），男，廣東潮州人，工程師，主要從事火電廠熱工控制及維護工作。

金晶（1983—），男，湖北鐘祥人，高級工程師，主要從事火電廠熱工控制及管理工作。