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1、某发电厂高旁阀门反馈故障引起机组跳闸经过及分析某发电厂高旁阀门反馈故障引起机组跳闸经过及分析 1、事情经过事情经过 2008 3 8 20:40:00： 机组 AGC 协调控制负荷 512MW， 主蒸汽压力 16.03MPa， 主蒸汽流量 1470t/h，高旁阀后压力 3MPa，高低旁压力控制均在手动方式，高低 旁均在关闭位置。 20:40:24：高压旁路调节阀反馈由在 3 秒内由 0 突升到 99%，主蒸汽流量突 升到 2427t/h。汽泵转速控制指令快速上升，汽包水位最高到 242mm。 20:41:36： 汽包水位高高，MFT 动作，汽机跳闸，高低旁压力控制自动切 到自动控制方式，高低旁
2、压力调节阀均没有开启。 20：48：41：高旁压力控制撤出自动。 20：48：52：高旁阀后压力由 1.75MPa 升到 2.83MPa。 20：49：31：高旁阀后温度高触发高低旁快关保护，高低旁快关。 20：52：58：高低旁快关信号消失。 20：53：05：高旁阀后压力开始上升，最高到 3.1MPa。 20：53：14：高旁阀后温度高高又出发快关保护，高低旁阀门快关。 21：41：45：其间高旁来回快关了多次， 21：41：45，高旁阀后温度高消失，高旁完全开启。再热器进口压力达到 4.28MPa,高于再热器安全门整定值：造成安全门动作。 机组跳闸后更换了高旁位置转换器， 对高旁流量进入
3、主蒸汽流量计算因子做了临 时性防范措施， 将机组负荷大于 150MW 后自动切除高旁流量计算及高低旁阀门指 令97.5%开电磁阀得电逻辑闭锁。机组重新点火后发现高旁压力阀卡涩无法操 作，立即组织抢修，判断为阀门本体问题，锅炉熄火后抢修阀门并于 2008-3-10 并网。 2、检查经过、检查经过 锅炉 MFT 后，检查发现高旁控制系统高旁反馈通道故障，检查高旁阀位反馈 回路，发现实际阀位变化时，反馈电流信号一直为 22mA 不变,检查后判断由 SCHREIBER 公司生产的型号为：2089511060 位置信号转换器故障，更换高 旁阀位反馈装置后，电流显示正常，且随着实际阀位反馈的变化而变化。
4、PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 高压旁路调节阀全开后在远方和就地均无法操作进行关闭， 判断是机械卡涩 或控制系统调节油管路方面的原因，停运高压旁路控制油站油泵并泄压，调节阀 仍无法关闭，后将油动机和阀杆联接器拆除，油动机能快速下关，确定调节阀已 发生卡涩，需解体检修。阀门解体后，发现阀杆与阀帽发生卡涩，卡涩部位在阀 杆和导向套，通过千斤顶并对阀帽进行加热后将阀杆抽出，阀杆与阀芯连接部位 以上长约 100mm、外圆面约 1/3 面积的表层发生明显的剥落损坏（见图 5） ，阀杆 存在质量问题，对损坏部位进行车削处理后装复。 3、现象分析、现象分析 机组故障前水位
5、控制为三冲量控制，机组主汽流量为控制的外回路前馈量， 主汽流量为汽机流量和高旁流量之和，汽机流量为汽机第一级压力的函数，高旁 流量为高旁阀门反馈的函数，高旁反馈由 LVDT 测量后经过信号转换器将电压信 号转换成 420mA 的电流信号送旁路 PLC 控制系统， 在 PLC 控制系统中通过函数 转换转算出高旁流量信号。该高旁流量信号通过 PLC 模拟量输出模件至 DCS，在 DCS 系统中完成主蒸汽流量信号的叠加用于汽包水位三冲量控制。所以当高旁阀 门反馈故障显示为 99后，主汽流量计算值由 1470t/h 上升到 2427t/h，造成给 水控制指令大幅上扬，而实际由于高旁阀门未真实开，主蒸汽
6、流量基本保持不变 从而汽包水位高高动作 MFT，如图一和图二所示。 从旁路的设计逻辑看，当负荷大于 30%，汽机跳闸时，旁路转为定压控制， 设定值为动作前实际压力。当压力突升时旁路会保护快开，由于当时高旁阀位反 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 馈显示全开，因而汽机跳闸后由于高旁指令小于高旁反馈，高旁压力控制没有调 节开，20：48：41 高旁压力控制撤为手动控制，根据原逻辑设计，高旁自动切 手动后高旁的手指令跟踪阀门的反馈值 99%，由于高旁阀位手动设定值为大于 97.5%，逻辑设计当没有快关时，高旁开电磁阀得电慢开，此时高旁减温水自动 调整不够及时， 高旁
7、阀后温度高， 触发了高旁快关保护， 高旁快关， 如图三所示， 原逻辑设计高旁快关后高旁减温阀连锁快关并自动撤出， 所以高旁减温水在第一 波动作后关闭，一直在手动关闭状态。当高旁阀后温度高信号消失时，高旁又由 于跟踪回路大于 97.5%开启，从而出现高旁一会开一会关的现象，如图四所示。 四、防范措施及整改计划四、防范措施及整改计划 在故障发生后，热工专业进行了故障分析讨论会： 1） 3 号机组负荷大于 150MW 后自动切除高旁流量计算；4 号机组由于机 组运行下载逻辑风险较大，暂时将主蒸汽流量中高旁流量计算因子切除。已经临 时实施；考虑 4机组 A 修时增加流量喷嘴； 2） 3 号机组高低旁阀
8、门指令97.5%开电磁阀得电逻辑闭锁。 已临时实施 3） 高低旁在手动状态下，为增强系统的鲁棒性，增加指令没有变化时 闭锁开关电磁阀得电，要给出指令变化的有效时间； 4） 取消旁路快关后，撤出相应减温水自动及联关调节门和隔离门逻辑； 5） 高低旁快开或快关后，原逻辑中为阀门指令跟踪阀门反馈，建议改 为 100或 0； 6） 判断旁路阀门故障状态的表征：热控和汽机专业调研分析 7） 机组在较高负荷工况下，旁路没有快开和快关保护信号，阀门指令 和反馈有一定的偏差如 3延时 5S 基本可判断为阀门故障，此时如阀后温度的 微分没有明显变化，则此时阀门反馈的变化均为假信号，高旁流量信号维持原信 号； 8
9、） 旁路的跟踪回路中，在没有保护信号的情况下，阀门指令和反馈偏 差大于 3延时 5S 证实情况下，基本可以判断此时阀门有一定故障，不建议指 令跟踪反馈，此时在旁路控制由自动切手动时，指令脉冲跟踪自己的变化； 9） 对 16机组相应的有关提高信号可靠性的工作安排； 10） 目前旁路操作可以通过操作面板和 DCS OT，接口比较复杂，需要简 化；考虑取消 PLC，直接进 DCS PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 图 1：故障动作后汽包水位及再热蒸汽压力曲线 图 2：故障动作后汽包水位控制特性曲线及
10、参数调整分析 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 图 3：故障动作后高旁阀后温度及高旁阀实际阀位判断曲线 图 4：故障动作后高低旁动作曲线 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 附表附表 1： ZDS/05/14/09-07/2002 某二期工程联锁保护试验记录表某二期工程联锁保护试验记录表 机组：机组：#3 机组机组 专业：仪控专业：仪控 系统：高低压旁路系统系统：高低压旁路系统 编号：编号：XII-3-409-07 (1/2) 序号 试 验 内 容 试 验 方 法 试验结果 备注 1 高旁阀开关试验 1.1 控制盘上开阀 实际操
11、作 1.2 控制盘上关阀 实际操作 1.3 满足下列条件之一，高旁快开 (1) 手动快开 实际操作 (2) 负荷380延时 5 秒 就地模拟 (5) 高旁液压油泵保护跳 就地模拟 (6) 低旁减温水压力低( 220延时 5 秒 就地模拟 (8) 低旁 2 阀后温度220延时 5 秒 就地模拟 (9) 低旁液压油泵保护跳 就地模拟 2 高旁喷水隔离阀开关试验 2.1 控制盘上开阀 实际操作 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2.2 控制盘上关阀 实际操作 2.3 满足下列条件时,该阀自动开 (1) 高旁压力阀、喷水阀开 实际操作 2.4 满足下列条件时,该阀自动
12、关 (1) 高旁阀关 实际操作 (2) 高旁喷水阀关 实际操作 (3) 快关信号来 实际操作 3 高旁喷水阀开关试验 3.1 操作盘上开阀 实际操作 3.2 操作盘上关阀 实际操作 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 ZDS/05/14/09-07/2002 某二期工程联锁保护试验记录表某二期工程联锁保护试验记录表 机组：机组：#3 机组机组 专业：仪控专业：仪控 系统：高低压旁路系统系统：高低压旁路系统 编号：编号：XII-3-409-07 (2/2) 4 低旁阀(A,B)开关试验 4.1 操作盘上开阀 实际操作 4.2 操作盘上关阀 实际操作 4.3 满足下
13、列条件时，低旁快开 (1) 手动快开 实际操作 (2) 负荷380延时 5 秒 就地模拟 (5) 高旁液压油泵保护跳 就地模拟 (6) 低旁减温水压力低( 220延时 5 秒 就地模拟 (8) 低旁 2 阀后温度220延时 5 秒 就地模拟 (9) 低旁液压油泵保护跳 就地模拟 5 低旁喷水隔离阀试验 5.1 操作盘上开阀 实际操作 5.2 操作盘上关阀 实际操作 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 5.3 满足下列条件时,该阀自动开 (1) 低旁压力阀、喷水阀开 实际操作 5.4 满足下列条件时,该阀自动关 (1) 低旁阀关 实际操作 (2) 低旁喷水阀关 实际操作 (3) 快关信号来 实际操作 6 低旁喷水阀(A,B)开关试验 6.1 操作盘上开阀 实际操作 6.2 操作盘上关阀 实际操作 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建