1000MW超超臨界機組熱控設備故障綜合分析

1、1000MW超超臨界機組熱控設備故障綜合分析摘 要百萬千瓦超超臨界機組是火電廠開展的方向，如何做好百萬千瓦超超臨界機組熱控消費準備是擺在每一個熱控技術人員面前考慮的重要課題。本文通過分析1000MW機組基建過程和投產后發(fā)生的十五起由于熱控原因導致機組跳閘事件，從設備制造、系統(tǒng)設計、設備安裝、機組調試運行等方面，分析故障類型和原因，提出有針對性的防范措施，為新建機組熱控設備安裝調試和消費運行管理提供參考，保證同類型機組已經(jīng)發(fā)生的重大問題不重復發(fā)生，重復性故障得到有效控制，提升新建機組設備的可靠性。關鍵詞機組跳閘；原因分析；防范對策1 主機設備簡介國華電力公司自2021年9月21日寧海6號機組第一

2、臺1000MW機組投產以來，先后投產了8臺機組，容量8000MW，其中寧海、臺山和徐州電廠1000MW機組三大主機設備一樣，鍋爐為上海鍋爐廠消費的超超臨界參數(shù)變壓運行直流燃煤鍋爐，汽輪機為上海電氣集團股份消費的高效超超臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機，發(fā)電機選用上海電氣集團引進西門子技術制造的水-氫-氫冷卻發(fā)電機。綏中電廠兩臺1000MW機組鍋爐為東方鍋爐股份消費的超超臨界參數(shù)變壓運行直流爐、單爐膛、前后墻對沖燃燒、低NOX旋流燃燒器、一次中間再熱、半露天布置、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊構造型布置的燃煤鍋爐，汽輪機由東方汽輪機廠、日立制造，發(fā)電機由東方電氣股

3、份、日立制造。2 同類型設備發(fā)生過的主要技術問題通過對國華電力1000MW機組基建過程和投產后發(fā)生的主要熱控技術問題和重復性問題進展統(tǒng)計和分析，歸納出機組調試消費期間發(fā)生的主要問題15項。其中與設備接線不結實導致機組跳閘的有4起、機組調試導致跳閘的事件有3起、電動調節(jié)執(zhí)行器故障導致的機組跳閘5起、與邏輯不嚴謹、定值不合理有關的事件有3起。2.1 熱工設備接線問題2.1.1 設備接線松動導致機組跳閘的事件有4起2021年10月2日，某電廠6號機組由于1、2號高調門跳機電磁閥2號接線端子松動，如圖1所示，造成2號高調門電磁閥2失電動作，使EH油回油管路導通，EH油壓低，ETS保護動作跳機。2021

4、年1月1日， 某電廠3號機組在整套啟動過程中，由于DCS電子間MFT控制柜內硬接線松動引發(fā)MFT誤動，MFT動作。2021年01月24日，某電廠3號機組做甩50%負荷試驗，由于#1中調門快關電磁閥接線松動脫落，甩負荷時汽輪機轉速至3390r/min，電超速保護3300r/min，機械超速保護3280r/min均動作正常，機組跳閘試驗不合格。2021年3月10日，某電廠41一次風機電動執(zhí)行器內部指令與反響公用信號線由于振動在插頭接線端子處虛接，如圖2所示，導致一次風量調節(jié)不穩(wěn)，所有燃料喪失，MFT保護動作。2.1.2 原因分析是2號高調門電磁閥裝在2號高調門上，機組運行時產生的振動使接線端子松動

5、，廠家提供的DEH邏輯設計中防止保護誤動的措施不夠完善，在控制邏輯中，當單個跳閘電磁閥失電動作時，僅將該調門關閉，沒有考慮到單個跳閘電磁閥失電翻開時，調門伺服閥指令仍存在，跳閘電磁閥翻開使調門伺服閥EH油回油管路導通，造成EH油壓低。是專業(yè)人員對百萬機組MFT保護邏輯采用反邏輯失電保護跳閘帶來的設備風險評估缺乏。在邏輯組態(tài)保護控制的選擇上只關注保護設計的平安性，忽略了控制回路的可靠性。是基建期間消費準備人員設備責任制落實的不徹底不到位，消費管理人員工作經(jīng)歷缺乏，基建安裝期間對重要保護的電磁閥、傳感器、MFT控制柜和重要電動執(zhí)行裝置等接線端子進展跟蹤檢查記錄不到位，沒有及時發(fā)現(xiàn)問題，給機組平安運

6、行埋下隱患。是為躲避一個風險卻帶來另一個更大平安隱患。 2021年6月，某電廠41引風機由于振動使靜葉調節(jié)執(zhí)行裝置內組合傳感器磁環(huán)脫落，導致機組跳閘。事件發(fā)生后，消費管理人員沒有對引風機、送風機、一次風機電動調節(jié)執(zhí)行裝置采取有效的加固方式，而是采用引風機、送風機、一次風機電動控制執(zhí)行裝置與附近鋼梁通過槽鋼和鐵絲連接的方式消除振動，加劇了送風機、一次風機電動調節(jié)執(zhí)行裝置振動。2021年1月，該廠停備消缺期間對41一次風機電動調節(jié)執(zhí)行裝置進展檢查，發(fā)現(xiàn)內部控制板件固定螺絲由于振動發(fā)生過斷裂問題，在檢查處理過程中專業(yè)人員對設備的理解和掌握程度缺乏，發(fā)現(xiàn)問題后不能準確的判斷出設備故障點，對一次風機動葉

7、擋板的頻繁波動現(xiàn)象沒有及時組織分析，沒有采取有效的防范措施，致使2個月后3月10日41一次風機電動調節(jié)執(zhí)行裝置發(fā)生故障，導致該廠4號機組跳閘。2.1.3 防范對策對百萬機組保護邏輯由于采用反邏輯帶來的風險要進展學習掌握，DCS邏輯設計中防止保護誤動的措施要完善。對上汽的跳閘電磁閥、調門伺服閥的構造認識要清楚，對這兩個閥門進油、回油管路相關性要綜合考慮。熱控設備安裝接線期間，根據(jù)熱控系統(tǒng)的重要性程度、可靠性程度、安裝調試節(jié)點，結合消費準備人員的技術特長和工作經(jīng)歷合理安排跟蹤人員。對一些非常重要的如DEH系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、TSI系統(tǒng)、隱蔽系統(tǒng)等在安裝后安排監(jiān)理、技術人員檢查確認。消費準備人員在機組調

8、試前要對熱工保護聯(lián)鎖回路接線進展了復核校對，確保保護聯(lián)鎖回路接線的正確性，對機組運行中主要保護系統(tǒng)存在的由于接線松動造成保護誤動的風險進展評估，對重要保護的電磁閥、傳感器等接線端子牌進展檢查和緊固。2.2 機組調試方面的問題2.2.1 與調試有關的事件有3起某電廠6號機組調試期間，在進展送風機RB試驗試驗過程中，由于給水流量PID調節(jié)器塊內輸出限制，內部設置給水泵上升速率為300rpm/min，且模塊抗積分飽和，不下降到底不能回調，造成給水流量低低保護動作，鍋爐MFT動作。某電廠1號機組調試期間，引風機機RB試驗過程中，MEH對汽動給水泵轉速在PID內部限制為600rpm/min，轉速設置為4

9、120rpm，實際轉速4790rpm，在調節(jié)器積分作用下，轉速迅速下降到2800rpm，給水流量低到827T/H，鍋爐MFT動作。某電廠3號機組進展31號一次風機RB試驗過程中，相對于鍋爐煤量和風量，給水流量自動調節(jié)下調較快，導致鍋爐內壓力高于鍋爐上水壓力，給水動力缺乏，造成給水流量低低保護動作，鍋爐MFT，MFT動作后沒有聯(lián)跳汽動給水泵。2.2.2 原因分析在機組調試期間，熱控邏輯的修改內容較多，在進展單臺汽泵最大出力等試驗時，為保證調試平安和效果，對給水流量PID調節(jié)器的輸出和汽動給水泵轉速速率等邏輯和參數(shù)進展修改限制，邏輯參數(shù)修改后沒有及時進展登記和記錄，在機組RB試驗前，調試單位和消費

10、部門也沒有對修改正的參數(shù)認真進展檢查核對，沒有及時對限制數(shù)值進展恢復，在機組RB過程中由于MEH控制系統(tǒng)數(shù)值限制，使給水流量控制不穩(wěn)定，導致給水流量低低保護動作，鍋爐MFT。機組在整套啟動過程中，為保證機組可以順利點火和試驗，需要對個別聯(lián)鎖開關量信號進展解線硬回路聯(lián)鎖信號需要翻開MFT柜內端子排上的硬接線或仿真，調試人員將MFT動作聯(lián)跳給水泵汽輪機接線翻開后，調試人員未對解線情況進展記錄，電廠調試跟蹤人員也沒有起到很好的監(jiān)視作用，機組啟動前沒有將MFT動作聯(lián)跳給水泵汽輪機接線恢復。2.2.3 防范對策調試單位在調試期間的設備異動、DCS邏輯仿真、參數(shù)修改和在MFT柜內端子排解線等工作要有詳細的

11、記錄，消費部門相關跟蹤人員也要認真記錄并在機組啟機前對熱工表計、DCS系統(tǒng)控制柜、MFT出口柜、DEH/MEH/TSI/MTSI系統(tǒng)控制柜內接線認真檢查，發(fā)現(xiàn)異常要與調試單位和施工單位認真聯(lián)絡并盡快恢復，最大限度地消除設備存在的缺陷和隱患。新建機組要完善異動流程，從審批、施行、校驗傳動、培訓等幾個方面加強管理。在機組啟動前一定要認真核實設備的實際狀態(tài)，試驗前檢查控制邏輯有無限制和強迫條件，對設備異常變動要找到根源、查明原因，對永久性變更要完成相關的審批流程工程期要有設計變更。在調試合同中明確了效益調試費，制定詳細的調試費兌現(xiàn)細那么，在正常調試方案的根底上應增加設備系統(tǒng)優(yōu)化運行、節(jié)能降耗的詳細要

12、求，使各設備參數(shù)與系統(tǒng)到達最正確匹配，重點關注燃水比、風燃比、穿插限制、加速度控制等技術指標。2.3 執(zhí)行器故障問題2.3.1 電氣動執(zhí)行器故障導致機組跳閘的事件有5起2021年6月24日，某電廠6號機組真空破壞門自動開啟，低真空保護動作跳閘。2021年6月28日，某電廠4號機組靜葉調節(jié)電動執(zhí)行器內組合傳感器傳動齒輪磁環(huán)脫落，導致引風機全開，電機電流保護動作41引風機跳閘，在RB動作過程中，42引風機跳閘，鍋爐MFT。2021年2月15日，某電廠5號發(fā)電機氫冷卻器冷卻水回水可調氣動門西門子定位器故障，造成冷氫溫度調節(jié)門關閉，使冷氫溫度上升到ETS保護動作值，發(fā)電機組跳閘。2021年3月10日，

13、某電廠4號41一次風機由于電動執(zhí)行器內部指令與反響公用信號線在插頭接線端子處虛接，導致一次風量調節(jié)不穩(wěn)，所有燃料喪失，MFT保護動作。2021年5月6日，某電廠#4機組VV閥氣動頭供氣管從卡套內脫出，VV閥失氣全開，ETS保護動作，機組跳閘。2.3.2 原因分析專業(yè)對熱工設備的日常點檢存在破綻，不能有效的發(fā)現(xiàn)設備的異常狀況。對設備的理解和掌握程度缺乏，專業(yè)技能掌握不深，發(fā)現(xiàn)設備歷史曲線異常后，不能準確的判斷出設備故障點。機組跳閘前，電動氣動調節(jié)執(zhí)行裝置反響和指令跟蹤不好，反響大幅波動，熱控人員在日常曲線檢查過程中沒有可以及時發(fā)現(xiàn)，運行人員在歷史曲線檢查中也沒有及時發(fā)現(xiàn)。機組檢修后專業(yè)對重要氣動

14、執(zhí)行器氣源管路和接頭的巡視檢查存在缺乏，對設備檢修后拆卸腳手架過程中可能誤碰周圍熱控設備的風險評估存在缺乏。2.3.3 防范對策制定調節(jié)品質歷史曲線檢查和熱工設備狀態(tài)評價的管理規(guī)定，責任人要按照要求定期對所轄設備進展點檢和歷史曲線分析；熱工加強應知應會技能培訓工作，加強對二十五項反措等相關制度和標準的學習；運行人員要加強設備的運行狀態(tài)的監(jiān)視工作，熱控和運行專業(yè)管理人員要對所轄系統(tǒng)進展定期查看，強化專業(yè)對設備的現(xiàn)場精細點檢的力度。根據(jù)機組運行的實際工況，修改冷氫報警定值，并梳理重要信號的報警定值。增加重要氣動調節(jié)門指令與反響大偏向報警，針比照擬重大的缺陷，熱工編寫相應的設備故障處理操作卡，通過不

15、斷完善操作卡，可以縮短消缺時間和減少人員誤操作，進步工作效率。機組檢修后對氣動執(zhí)行器的氣源管路和接頭等進展重點檢查，防止拆卸腳手架過程中，由于腳手桿誤碰到氣動執(zhí)行器氣源管路，導致氣動執(zhí)行器氣源管脫落事件的發(fā)生。2.4 邏輯組態(tài)方面的問題2.4.1 與邏輯不嚴謹、定值不合理有關的事件有3起某電廠7號機組調試期間，7A送風機手動跳閘后，7A引風機連鎖跳閘，RB動作，7B引風機超馳開啟85%，7B引風機超過額定電流退出自動，引發(fā)燃料退出自動，不再進一步減煤，水量減少到對應負荷，運行人員手動停磨煤機和手動加水幅度缺乏，造成煤水比失調，別離器出口溫度到達493度，水冷壁溫度高保護動作，鍋爐MFT。某電廠

16、6號機組調試期間，進展給水泵RB試驗時，在超馳加速過程中，泵轉速上升過快，給水泵入口補水缺乏，造成給水泵入口壓力和除氧器壓力差壓大于1MPA，機組保護動作跳閘。2.4.2 原因分析RB是機組工況劇烈變化的控制功能，因此對控制策略、參數(shù)整定以及相關控制系統(tǒng)要求較高。國內DCS組態(tài)大多數(shù)情況是根據(jù)鍋爐廠家提供的控制策略進展組態(tài)，國外公司設計的RB控制策略和回路設計較為復雜，需要進展大量的實驗數(shù)據(jù)，然后進展優(yōu)化，而目前國內電廠基建期間由于受到工程建立時間限制，大多要求機組整套啟動后，盡快玩完成各項試驗，使機組盡快進入168小時運行。由于調試時間較短，例如“泵轉速超馳給位調節(jié)回路的功能調試還沒有起到作

17、用，水/燃比調節(jié)參數(shù)整定還沒有進一步優(yōu)化等。2.4.3 防范對策在機組停運的情況下，按設計的功能依次模擬RB產生的條件，進展RB功能模擬試驗。試驗中，主要應檢查以下一些內容：所有的RB數(shù)字量輸入回路可以正確動作；負荷運算回路、負荷指令變化速率等RB控制參數(shù)己正確設定；協(xié)調控制系統(tǒng)輸出至FSSS系統(tǒng)，除磨煤機RUNBACK外，其它RUNBACK發(fā)生后，F(xiàn)SSS將按一定的時間間隔以從下往上的順序跳磨煤機、給煤機，直至與要求的負荷相匹配。在進展RB動態(tài)試驗之前，協(xié)調控制系統(tǒng)及控制子系統(tǒng)已正常投用，并完成相應的定值擾動和負荷擺動試驗，調節(jié)品質合格；協(xié)調控制系統(tǒng)在TF方式下的定值擾動試驗合格，調節(jié)品質符合要求。3 完畢語新擴建機組熱控人員應深度參與DCS組態(tài)、熱工設備安裝和調試工作，既促進熱工人員的培訓，又可以保證設備投產后我們可以自主維護，防止控制設備黑匣子產生。當設備發(fā)生故障后，可以及早發(fā)現(xiàn)，做到自主分析和處理，防止由于發(fā)現(xiàn)和處理不及時導致停機事件的發(fā)生。熱工對DCS、DEH、ETS和MEH等控制系統(tǒng)，要嚴格按照?二十五項反事故措施?的要求排查影響系統(tǒng)平安的各種因素，制定反事故措施。防止因誤操作引起機組停運事件，熱工保護動作后，應立即查明原因，制定有效措施，杜絕原因不明，措施不到