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一起超临界机组因全炉膛无火导致的非停事件分析

  • 来源: 大发彩票华东电力试验研究所
  • 作者: 庄义飞
  • 发布时间: 2017-09-29

一、事件经过

某电厂2号机组为660MW 超临界参数燃煤凝汽式发电机组。汽轮机为上海电气集团有限公司制造的一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、八级回热抽汽、凝汽式汽轮机,型号N660-24.2/566/566;锅炉为东方锅炉(集团)股份有限公司制造的超临界参数、变压运行直流锅炉,一次中间再热、单炉膛平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉,采用三分仓回转式空气预热器;发电机为上海电气集团股份有限公司生产的QFSN-660-2三相同步汽轮发电机。2号机组分散控制系统采用HOLLiAS 电厂自动化控制系统V5.2.1,实现机组数据采集(DAS)、模拟量调节(MCS)、顺序控制(SCS)、机组自启停控制(APS)、锅炉炉膛安全监控(FSSS)等功能,配以锅炉汽动给水泵控制(MEH)、汽机电液控制(DEH)、汽机紧急跳闸系统(ETS)、汽机安全监控系统(TSI)、汽机旁路控制(BPS)、吹灰程控、空预器间隙调整、凝汽器胶球清洗程控等自动化设备构成完整的自动化控制系统。

非停发生前,2号机组负荷388MW,主蒸汽压力18.48MPa,锅炉给水、燃料及送风机、一次风机、引风机为自动状态,机组协调控制投入,AGC、一次调频投入。此时A、B、C、E、F磨煤机运行,D磨备用,锅炉总风量1314t/h,炉膛负压-32.44pa,实际煤量170t/h,锅炉燃烧稳定。

2017年4月19日15:49:43,E磨煤机因1号、3号角火检无火跳闸(两个或两个以上燃烧器无火,延时3秒,跳磨),如图1所示;

 

图1 E磨及火检状态

15:49:44,C磨煤机因1号、3号火检无火跳闸,F磨煤机因#1、#4角火检无火跳闸,如图2所示;

 

图2 F磨及火检状态

15:50:23,B磨煤机因2号、3号角火检无火跳闸;

15:50:32,A磨煤机因1号、4号角火检无火跳闸;同时触发锅炉“全炉膛火焰丧失”MFT动作,如图3所示。

 

图3 MFT前后磨煤机运行状态

二、非计划停运原因分析

(1)由于近期电厂正在开展配煤掺烧工作,且当时388MW负荷状态下,5台制粉系统运行,燃料状况差引起锅炉燃烧不稳也是导致锅炉MFT可能原因之一。但是,通过调取MFT前锅炉运行参数历史数据发现,在MFT发生前,锅炉炉膛负压等参数正常,运行磨组火检在锅炉MFT前没有因燃烧原因出现异常波动,锅炉燃烧无异常指征。因此,磨煤机C、E、F因锅炉燃烧失稳导致火检同时失去的佐证不足。

(2)磨煤机C、E、F,以及备用的D磨煤机和油层火检模拟量信号在15:49:43同时变为坏质量,且多个火检发出故障信号。鉴于以上现象,火检系统在实际配置上存在共性缺陷的可能性较大,由于虎山2号机组为总线控制系统,所以在火检电源和信号传输回路中存在问题可能性较大。经过对2号机组火检系统相关配置检查,其中火检测量信号传输为硬接线,不属于总线设备。6台磨煤机共24支火检及20支燃油火检都配置在同一电源系统中,A、B磨煤机火检在本次非停时,未出现故障等异常现象,所以火检电源系统故障引发本次非停的可能性很小。

(3)进一步排查后,发现磨煤机C、D、E、F和所有油层火检配置在同一火检管理系统通讯链路,磨煤机A、B火检配置在另外一火检管理系统通讯链路中。事后排查过程中,尝试通过火检管理系统远程访问各火检装置,A、B磨煤机这一组火检通讯链路能够正常通讯,但是C、D、E、F及油层这一组通讯链路通讯失败。

经询问,2号机组火检通讯链路的作用是方便检修人员对火检装置进行远程参数配置和远程检测、检查工作。

调取油层C2火检故障代码,并询问火检厂家,厂家反馈当链路发生接地异常、强电等干扰作用于通讯链路时,会导致该类故障发生,且能够引起本链路上所有火检运算回路中断,并发出故障或火检丢失信号。

根据目前现场的火检配置及故障信息,认为因火检管理系统通讯链路发生接地异常、强干扰信号窜入链路,导致配置在同一通讯链路上的C、E、F磨煤机的火检同时发生信号故障的可能性较大。

三、暴露问题

1、将锅炉的多台磨煤机及油层的火检在同一条火检管理系统通讯链路中,一旦链路发生异常,将导致配置在链路上所有火检信号同时故障,不符合热工重要信号独立配置、风险分散的原则。经了解,2号机组火检的通讯链路非必要性配置,无此设施时,检修人员可在就地针对单个火检开展参数配置及检测、检查等工作。因此,要求电厂取消火检管理系统的串联通讯回路,确保单个火检系统的独立性和热工重要保护信号的可靠性;目前此项整改工作已经完成。

2、建议电厂和火检厂家进行沟通,对本次非停中异常火检的故障代码及产生机理做进一步分析;同时根据分析结果,利用后续机组停机,对火检管理系统的通讯链路进行测试和试验。

3、2号机组火检品牌为科恩(COEN),型号为DSF-2010-MB,在厂家提供的图纸资料中显示,该系列火检装置有着严格的接地规范要求(图4),建议联系厂家,对接地方式存在的安全隐患进行排查整改。

 

图4 2号机组火检装置接线图

4、火检管理系统的通讯电缆布置不规范,就地火检接线柜防尘效果差。建议对就地火检接线柜进行改造,提高防尘效果;

5、经查,2号机组火检电源配置为:由一路保安段220VAC和一路厂用电220VAC经接触器切换后供至两只24V直流电源模块,两路直流电源并联对锅炉所有44只火检装置供电。存在当出现接触器切换时间过长或切换失败时,造成所有火检装置失电、机组跳闸的可能。

 

图5 2号机组火检电源布置原理图

因此,建议电厂对火检电源系统进行改造,增加一个电源接触器,与原有接触器形成冗余配置,两个接触器分别设置保安段优先和厂用电优先,同时各向一个24V直流电源模块供电,改造后可保证单路220VAC电源失去或单个接触器异常时,各火检的24V直流供电仍为正常。

6、根据本次非停的经验教训,对涉及其他热工保护系统的信号取样、供电系统开展统一梳理和隐患排查。


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