發(fā)電機(jī)功率變送器故障導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)原因分析及措施

上海自儀公司在電力系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程中，發(fā)電機(jī)功率變送器是發(fā)電廠電力系統(tǒng)重要的控制設(shè)備，其直接影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。近期因發(fā)電機(jī)負(fù)荷變化或故障時(shí)，誘發(fā)發(fā)電機(jī)功率變送器發(fā)生故障，導(dǎo)致機(jī)組其他主要設(shè)備參數(shù)異常，直接引起機(jī)組給水流量低的保護(hù)動(dòng)作，觸發(fā)機(jī)組ＭＦＴ保護(hù)機(jī)組解列。

隨著發(fā)電廠電力系統(tǒng)的不斷進(jìn)步，電力自動(dòng)化水平在不斷提高，在發(fā)電廠ＡＶＣ、ＡＧＣ、ＤＣＳ、一次調(diào)頻系統(tǒng)等得到了廣泛的應(yīng)用［１］，但過(guò)程中，也暴露出不少因技術(shù)不完善或設(shè)備控制邏輯缺陷問(wèn)題，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)機(jī)組出現(xiàn)非計(jì)劃停運(yùn)的事件。

２０１８年７月２８日１６時(shí)３８分，某發(fā)電廠發(fā)生一起由于發(fā)電機(jī)功率變送器故障及ＤＣＳ控制邏輯缺陷，調(diào)整不及時(shí)，導(dǎo)致機(jī)組給水流量低低發(fā)機(jī)組ＭＦＴ保護(hù)機(jī)組列。

１、事故發(fā)生經(jīng)過(guò)

７月２８日１６時(shí)３４分，運(yùn)行人員接中調(diào)電話令：“要求１號(hào)機(jī)組退出ＡＧＣ調(diào)整，將負(fù)荷由５００ＭＷ減至４７０ＭＷ保持?！边\(yùn)行主值開(kāi)始時(shí)３５分機(jī)組負(fù)荷突然開(kāi)始出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，給水流量、總給煤量、主蒸汽溫度、主蒸汽流量、主蒸汽壓力正在跟隨機(jī)組負(fù)荷整體趨勢(shì)緩慢降低，汽輪機(jī)關(guān)小趨勢(shì)，從負(fù)荷波動(dòng)開(kāi)始至平穩(wěn)過(guò)程中，１、２號(hào)調(diào)門(mén)均由１００％關(guān)至８８．６％，３號(hào)調(diào)門(mén)由１７％關(guān)至１６．５％。１６時(shí)３６分５８秒，值長(zhǎng)馬上下令，汽機(jī)控制方式由主控切換為手動(dòng)控制，機(jī)組轉(zhuǎn)為ＶＦ控制方式，即鍋爐自動(dòng)跟蹤機(jī)前壓力，汽機(jī)為閥位手動(dòng)號(hào)機(jī)組負(fù)荷指令在１６時(shí)３７分１６秒由４５３ＭＷ突然下降到１２８ＭＷ，且在１６時(shí)３７分２８秒再次下降到８３ＭＷ，導(dǎo)致１號(hào)鍋爐開(kāi)始自動(dòng)大幅水量。運(yùn)行主值在１６時(shí)３７分５０秒切除了鍋爐主控的自動(dòng)開(kāi)進(jìn)行相關(guān)的調(diào)節(jié)，但在１６時(shí)３８分１８秒鍋爐因給水流量低低保護(hù)動(dòng)作，觸發(fā)機(jī)組Ｍ列。

１號(hào)機(jī)組解列后，各專業(yè)技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，開(kāi)展相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)分析，初步判斷造成本次機(jī)組解列的主要原因?yàn)閰⑴cＤＣＳ控制的有功功率變送器控制邏輯缺陷，導(dǎo)致機(jī)組故障解列。并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)做進(jìn)一步檢查確認(rèn)，引起ＤＣＳ功率出現(xiàn)異常的是３ＷＦ和４ＷＦ，２個(gè)功率變送器故障引起

２原因分析

發(fā)電機(jī)有功功率變送器損壞是本次事故的主要原因。１號(hào)機(jī)組ＤＣＳ功率選擇模塊的邏輯是：３個(gè)功率變送器的輸入全部正常時(shí)，輸出中值，當(dāng)有時(shí)，輸出剩下２個(gè)的平均值，若剩下２個(gè)值差大于１００ＭＷ時(shí)，則輸出２個(gè)中的大值，并發(fā)出功率壞點(diǎn)的信號(hào)。３個(gè)功率變送器中，變送器Ａ于６月２未能發(fā)現(xiàn)和處理。７月２８日，功率變送器Ｂ故障，且此次損壞過(guò)程不像變送器Ａ數(shù)值突降至零，而是緩慢降低，導(dǎo)致功率變送器Ｂ與Ｃ的偏差約等于間，ＤＣＳ的選擇功能塊反復(fù)輸出二者的平均值或二者的大值，造成了負(fù)荷波動(dòng)的假象。

ＤＣＳ控制邏輯存在缺陷是本次事件的主要原因。汽機(jī)主控切手動(dòng)后汽機(jī)負(fù)荷指令有２個(gè)跟蹤值，shou選為跟蹤當(dāng)前負(fù)荷，該回路沒(méi)有問(wèn)題。但當(dāng)故障信號(hào)觸發(fā)后，則回路會(huì)跟蹤當(dāng)前的鍋爐主控的輸出值。邏輯中鍋爐主控的輸出值實(shí)際為總的給煤量，其數(shù)值與當(dāng)前負(fù)荷存在較大的偏差，切換瞬間必汽機(jī)主控切手動(dòng)之后，汽機(jī)主控輸出指令立即由原來(lái)的４５３ＭＷ負(fù)荷變?yōu)椋保梗罚停?，而１９７ＭＷ?duì)應(yīng)的主汽壓力設(shè)定值為９．７ＭＰａ，鍋爐主控ＭＰａ的前饋之后，又立即變成了１２６ＭＷ。由于當(dāng)時(shí)鍋爐主控仍在自動(dòng)狀態(tài)，在主汽壓力實(shí)際值２２ＭＰａ與設(shè)定值９．７ＭＰａ的偏差下繼續(xù)往?。常贩郑矗睹?，鍋爐主控輸出小于８０ＭＷ，內(nèi)部邏輯將其直自動(dòng)切除（真自動(dòng)與假自動(dòng)的區(qū)別是：真自動(dòng)的輸出是根據(jù)偏差調(diào)節(jié)出來(lái)的，假自動(dòng)的輸出定的函數(shù)輸出，但在ＣＲＴ操作界面看來(lái)都屬于自動(dòng)狀態(tài)），故在ＣＲＴ界面看來(lái)鍋爐主控和汽機(jī)主控的輸出都固定在７９ＭＷ，負(fù)荷跟蹤指令大幅度變給水流量低低觸發(fā)ＭＦＴ保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。運(yùn)行值班人員對(duì)負(fù)荷大幅波動(dòng)原因判斷不準(zhǔn)確和應(yīng)急處理能力欠缺是本次事故的次要原因。

運(yùn)行值班人員在判斷有功功率大幅波動(dòng)原因時(shí)出現(xiàn)偏差，誤認(rèn)為高壓調(diào)整門(mén)優(yōu)化引起的，shou先將汽輪機(jī)主控切為手動(dòng)，待發(fā)現(xiàn)給水和給煤量失控主控切為手動(dòng)，錯(cuò)過(guò)#佳的事故處理時(shí)間，也是引起本次事故的次要原因。

３事件暴露問(wèn)題

①電廠管理人員對(duì)設(shè)備故障未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，當(dāng)發(fā)電機(jī)有功功率變送器Ａ故障后，運(yùn)行和電氣檢修人員沒(méi)有及時(shí)給予處理。

②產(chǎn)品質(zhì)量存在一定的問(wèn)題，發(fā)電機(jī)功率變送器存在質(zhì)量不穩(wěn)定的缺陷，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)隱患。

③熱控邏輯組態(tài)存在重大隱患，功率變送器故障后，汽機(jī)主控在手動(dòng)狀態(tài)下不應(yīng)跟蹤給煤量，而應(yīng)跟蹤另外１個(gè)負(fù)荷值或經(jīng)當(dāng)前給煤量計(jì)算出的１值，這樣才能避免切換時(shí)引起機(jī)組負(fù)荷指令的大幅擾動(dòng)［２］。

④運(yùn)行人員對(duì)功率異常波動(dòng)的判斷和應(yīng)急處理能力不足。功事變送器故障導(dǎo)致負(fù)荷顯示出現(xiàn)波動(dòng)后，機(jī)組實(shí)際的其他各項(xiàng)參數(shù)平穩(wěn)，如勵(lì)磁電壓、的開(kāi)度、主汽壓力、調(diào)節(jié)級(jí)壓力等并未發(fā)生明顯變化，且ＤＥＨ側(cè)的功率顯示也未發(fā)生波動(dòng)，此時(shí)不宜匆忙進(jìn)行重大操作；又或者在確定要將汽機(jī)主控切時(shí)將鍋爐主控切至手動(dòng)進(jìn)行干預(yù)，這樣則能避免鍋爐在自動(dòng)狀態(tài)下繼續(xù)降低指令，不至于使當(dāng)時(shí)的工況繼續(xù)惡化。

４防范措施

①將發(fā)電機(jī)有功功率變送器設(shè)置故障聲音報(bào)警，以便運(yùn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障信號(hào)。

②將已壞的功率變送器進(jìn)行更換，將原來(lái)已調(diào)換的通道恢復(fù)正常。聯(lián)系功率變送器生產(chǎn)廠家對(duì)該批次的功率變送器進(jìn)行質(zhì)量分析，查找故障原因和時(shí)，對(duì)其他兄弟單位使用功率變送器的情況進(jìn)行調(diào)研，以保證功率變送器的質(zhì)量。

③重新全面梳理優(yōu)化各模擬量控制系統(tǒng)的邏輯組態(tài)，特別是那些未經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)的極端情況下的邏輯，確保機(jī)組組態(tài)在各小概率工況下邏輯的準(zhǔn)確性。

④充分利用仿真機(jī)，模擬各種正常和非正常條件，驗(yàn)證ＤＣＳ系統(tǒng)各子系統(tǒng)的顯示、聯(lián)鎖、保護(hù)和調(diào)節(jié)功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除ＤＣＳ邏輯隱患。另機(jī)對(duì)機(jī)組的仿真過(guò)程，提高運(yùn)行人員和檢修人員對(duì)機(jī)組事故現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和機(jī)組異常工況的快速處理能力。

５進(jìn)一步的優(yōu)化完善的措施

５．１對(duì)機(jī)、爐主控重要測(cè)量信號(hào)異常的報(bào)警梳理將機(jī)組功率、主汽壓力、給水流量、總送風(fēng)#、爐膛壓力等冗余測(cè)量信號(hào)的故障報(bào)勢(shì)、測(cè)量信號(hào)重新檢查確認(rèn)（見(jiàn)表１）。并將冗余信號(hào)選擇模塊報(bào)警輸出和調(diào)節(jié)偏差報(bào)警引出至軟光字牌，當(dāng)信號(hào)異常時(shí)，發(fā)出“ＸＸＸ異?！甭暪鈭?bào)警。

５．２增加主要系統(tǒng)輸出指令閉鎖增減功能為防止調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出指令化過(guò)快，增加了送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)指令與反饋偏差大時(shí)，禁止指令向偏差增大方向變化的功能，直到偏差減少后恢復(fù)正常調(diào)節(jié)功能。

５．２．１送風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。爐膛壓力大于５００Ｐａ或總風(fēng)量指令大于實(shí)際風(fēng)量３００ｔ／ｈ或風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度指令大于動(dòng)葉反饋５％，風(fēng)機(jī)動(dòng)葉膛壓力小于－８００Ｐａ或總風(fēng)量指令小于實(shí)際風(fēng)量－３００ｔ／ｈ，或風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度指令小于動(dòng)葉反饋５％風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度禁減。

５．２．２爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。爐膛壓力小于－８００Ｐａ或風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度指令大于動(dòng)葉反饋５％，引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度禁增；爐膛壓力大于５００Ｐ開(kāi)度指令小于動(dòng)葉反饋５％，引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度禁減。

５．２．３一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。一次風(fēng)母管壓力高于設(shè)定值２ＫＰａ或風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度指令大于動(dòng)葉反饋５％，引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度禁增；一次風(fēng)設(shè)定值２ｋＰａ或風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度指令小于動(dòng)葉反饋５％，引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度禁減。

５．２．４給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？偨o水流量高于設(shè)定值３００ｔ／ｈ以或單泵入口流量高于設(shè)定值２００ｔ／ｈ，上海自儀公司或給水泵轉(zhuǎn)速指令高于轉(zhuǎn)速反饋３０ｎ，給水泵轉(zhuǎn)速指令禁增；總給水流量低于設(shè)定值３００ｔ／ｈ，或單泵入口流量低于設(shè)定值２００ｔ／ｈ，或給水泵轉(zhuǎn)速指令低于轉(zhuǎn)速反饋３００ｒ泵轉(zhuǎn)速指令禁減。