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1、论文 一起信号抖动导致的停机事件分析 1 一起信号抖动导致的停机事件分析 陈 瑞 南阳鸭河口发电有限责任公司，河南省南阳市，474671 摘 要：本文通过对一起因信号瞬时抖动导致机组停机事件的分析，为大家提供一个排除 DCS 历史记录误导因素的 事故分析案例。 关键词： MFT 主汽门 信号抖动 分析 1概述概述 鸭河口电厂二期 3 号、4 号机组为 2 台 600MW 超临界凝汽式燃煤发电机组。锅炉是由东方锅炉(集 团)股份有限公司设计、制造的超临界参数变压直流炉。制粉系统采用6台正压直吹式中速磨。汽轮机为 东方汽轮机有限公司引进日本日立公司技术生产的型号为 N600- 24.2/566/5
2、66 超临界压力汽轮机。回热 系统有八级抽汽。一、二、三段抽汽向三个高压加热器供汽，四段抽汽供汽至给水泵小汽机、除氧器、 辅助蒸汽联箱等，五、六、七、八段抽汽向四个低压加热器供汽。锅炉给水系统配置两台各为50容量 汽动给水泵和一台30容量电动给水泵，机组正常运行为两台汽泵运行，电泵作为备用。发电机是由东 方电机厂有限责任公司生产的氢冷机组。机组为机、炉、电集中控制方式，采用的是日立公司生产的 HIACS- 5000M 分散控制系统（DCS）。 2停机事件原因分析查找经过停机事件原因分析查找经过 2009 年 2 月 13 日 23：14:46，4 机负荷 356.49MW，协调控制投入，两台小
3、机并列运行，给水 流量1017.90T/h。23:14:56，以下阀门同时动作： 汽机侧疏水阀开始打开； #1- 6抽汽电动门开始关闭； #1- 6抽汽逆止门开始关闭； 高压缸排汽逆止阀开始关闭； BDV阀开始打开； A、B 小机蒸汽电动门开始关闭。 23:15:58， 给水流量低低来，MFT动作跳闸，汽机跳闸，发电机跳闸。 在事件发生之后，热工人员发现依据历史记录无法判断事件真正原因，结合 DCS 历史信息和控制 逻辑的进行分析。 2.1 停机直接原因调查：停机直接原因调查： 通过查阅DCS的历史记录及SOE， 可以明确是由锅炉给水流量低低保护动作， 导致锅炉MFT动作， 联跳汽机、发电机。
4、 2.2 给水流量低原因调查：给水流量低原因调查： 通过查阅DCS的历史记录， 可知MFT动作之前， 由于#4段抽蒸汽逆止门1、 2及#4段抽汽电动门、 AB小机#4抽来蒸汽电动门关闭，导致#4抽供小汽机汽源中断，从而导致A、B小机驱动蒸汽完全中断， A、B小机出力快速下滑，给水流量急剧下滑，使锅炉给水流量低低保护动作。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 论文 一起信号抖动导致的停机事件分析 2 2.3 四抽阀门关闭原因分析四抽阀门关闭原因分析 1）首先，借助DCS历史记录及曲线，热工专业对#4段抽蒸汽逆止门、#4段抽汽电动门、AB小机 #4抽来蒸汽电动门以及
5、其它机侧阀门联锁动作条件逐一排查。通过查阅现场原始信号的历史曲线，发现 这些四抽阀门，无一保护联动条件满足，但其联锁关指令却已发出。其它阀门也是未发现热工保护信号 动作迹象，而联锁动作确已发出。 造成这种异常现象的原因，我们分析可能原因为： DCS 控制器逻辑运算错误由于控制器 CPU 未报故障，且其它逻辑控制均表现正常，可以 排除此问题； 信号抖动，即跳闸信号瞬间出现而历史记录未能及时将信号采集此种可能性较大。因为历 史站的信号采集周期为1秒，而控制站逻辑运算周期为200毫秒，组态设计中现场开关量信号 的防抖动判断为 2 个周期，即 400ms，如果当信号瞬间抖动（1000ms保护信号动作时
6、间 400ms）时，可能造成联锁动作而DCS历史站无法记录。 2）由于无法从历史曲线得到确切线索，热工人员又从综合分析阀门连锁逻辑和相关现象入手，排查 保护条件。通过组态分析，归纳的阀门联锁动作逻辑如下： (1) 抽汽逆止门及电动门联锁关条件： 汽机已跳闸 汽机超速 发电机解列 (2) 汽机疏水阀联锁开条件： 负荷20、 汽机已跳闸 发电机跳闸 再热汽温470， (3) 高压缸排汽逆止阀联锁关条件： 汽机已跳闸 发电机解列 (4) BDV 阀联锁开条件： 汽机已跳闸 中调门全关 (5) AB 小机蒸汽电动门联锁关条件： 汽机已跳闸 汽机超速 发电机解列 小机顺控停 小机已跳闸 通过查阅历史记录
7、可知，以上阀门在 2009 年 2 月 13 日 23:14:56 同时保护动作，再结合以上 逻辑的综合分析，发现只有汽机已跳闸条件出现可以导致所有这些阀门同时动作。其它原因不仅均 不可能导致这些阀门同时动作，并且可以从继发现象上予以排除。 通过综合排查分析，可以确定是汽机已跳闸保护动作。 3）以下对造成汽机已跳闸的原因进行具体排查，该逻辑如图 1 所示。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 论文 一起信号抖动导致的停机事件分析 3 图图 1：汽机已跳闸逻辑：汽机已跳闸逻辑 （1）如果“ETS 跳闸”发生将立即导致锅炉 MFT 动作，而事实上是抽汽逆止门关后 1
8、 分多钟 MFT 才动作，所以可以排除“汽机 ETS 跳闸”误动。 （2）查看 DCS 历史曲线可知，左主汽门关信号一直存在（此信号在监控画面未设计信号显示 及故障报警，仅可在历史记录及逻辑中可以查到，较为隐蔽，异常时难以及时发现）不正常，但“右 主汽门关信号、左高压主汽门关、右高压主汽门关”信号在历史曲线记录中都正常，并不会造成汽 机已跳闸保护动作。但如果信号抖动的理论成立，那么此时如果左、右高压主汽门关任一信号出现 信号抖动，则将导致汽机已跳闸保护动作，引发机侧相关阀门动作。 事实上， 主汽门反馈信号由于均取自机械位置开关的常闭信号， 极易发生信号误动现象。 而 SOE 中引用的主汽门关闭
9、信号为常开信号，跳机时则未出现误动现象。 2. 4 事件结论事件结论 基于以上推断分析，可得如下结论： 首先由于左中压主汽门关状态一直处于误动状态，而此时又出现“左高压主汽门关、右高压主 汽门关”其中之一的状态信号抖动，造成了“汽机已跳闸”保护动作，从而联开所有疏水阀及 BDV 阀，联关所有抽汽逆止阀、抽汽电动阀及高排逆止阀等。继而导致使小汽机#4 抽供汽汽源失去，导 致 A、B 小机驱动蒸汽完全中断，给水泵出力急剧下降，使给水流量下滑至低低值引发 MFT 动作， 联跳汽机与发电机。 需要说明的是， 汽机主汽门信号抖动在历史记录中无任何体现， 得此结论依靠的仅是逻辑推理。 2.5 暴露问题暴露
10、问题 1）故障左主汽门关信号未能发现、及时处理。 2）主汽门信号采用常闭接点不可靠， 3） “汽机已跳闸”逻辑判据设计不够可靠。 4）DCS 历史记录作为判据存在局限性。 2.6 事后对策事后对策 左高压主汽门关 右中压主汽门关 左中压主汽门关 右高压主汽门关 或 或 与 或 汽机 ETS 跳闸 汽机已跳闸 任一信号抖动 故障 正常 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 论文 一起信号抖动导致的停机事件分析 4 1）处理故障的左中压主汽门关状态信号。并将主汽门的状态置于运行监控画面，并加入异常 报警，做到早发现早处理； 2）为提高信号来源的可靠性，将用于保护的主汽
11、门反馈信号改为常开接点。 3）为提高“汽机已跳闸保护”的可靠性，对此逻辑进行了修改：四个主汽门中有三个以上关 信号动作时，触发“汽机已跳闸保护” 。 3总结总结 在此次停机事件的案例中，DCS 的历史记录具有一定的迷惑性，仅依靠 DCS 历史记录是不可 能发现问题所在， 只有通过对事故现象和保护逻辑的综合推理， 通过对 DCS 信号历史记录局限性的 细致分析，才最终找到了事件发生的真正原因。 作者简介：作者简介： 陈瑞（1975 年） ，男，河南省南阳市，本科，工程师，从事火电厂热工专业技术管理工作，现任南阳鸭河口发 电有限责任公司生产技术部热工主任工程师； 联系电话： 0377- 65092602； 单位地址： 河南南阳鸭河口； 邮编： 474671； 联系电话：13903771945；Email： PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建