一起AST电磁阀误动停机的原因分析

赵爱芳，毛晶洁，周玉慧

(华能宁夏大坝发电有限责任公司，宁夏 青铜峡 751607)

华能宁夏大坝发电有限责任公司装机容量为4×300MW，机组采用单机单炉单元控制系统。2010-02-10，公司2号机发生一起因自动停机遮断电磁阀(以下简称“AST电磁阀”)误动导致机组停机的事故。

1 ETS系统功能

2号机组的汽轮机停机保护是由HOLLIAS公司汽轮机危急遮断控制系统(以下简称“ETS系统”)来实现的。在汽轮机运行过程中，ETS系统在线监视影响机组安全运行的一些重要参数，当这些参数超过其运行限值时则采取必要的措施进行处理；并在异常情况继续发展到可能危及设备安全时，送出遮断信号关闭全部汽轮机进汽门，停止汽轮机的运行。ETS系统自动停机的主要执行元件由1个带有4个AST电磁阀和2个超速保护控制阀(OPC)的危急遮断控制块(即电磁阀组件)、隔膜阀和压力开关等组成。ETS系统的自动停机是通过该电磁阀组件来控制油压实现的。AST电磁阀组件在油管路中被设计成串并联布置的结构，2个电磁阀为1个通道，采用先并联再串联的控制方式，每个通道中至少有1只电磁阀打开，才可导致停机。这也提高了保护的可靠性，4只AST电磁阀中任意1个损坏或拒动均不会引起停机。

ETS系统的遮断保护停机原理见图1。ETS系统有4个24 V DC继电器TRIP-1A，TRIP-1B，TRIP-2A，TRIP-2B。其中，TRIP-1A，TRIP-1B为通道1的一对继电器，TRIP-2A、TRIP-2B为通道2的一对继电器。TRIP-1A，TRIP-1B控制AST-1A，AST-1B 2个电磁阀，TRIP-2A，TRIP-2B控制AST-2A，AST-2B 2个电磁阀。220V AC电源通过继电器的触点控制现场的这4个AST电磁阀。正常运行中，继电器TRIP-1A，TRIP-1B，TRIP-2A，TRIP-2B处于吸合状态，4个AST电磁阀也通电励磁关闭，从而切断了自动停机危急遮断母管上的抗燃油(EH油)泄油通道，使所有蒸汽阀的执行机构活塞下腔油压能够建立起来。当任何一个被监视的参数有遮断信号ETS-OUT发出时，都将使TRIP-1A，TRIP-1B，TRIP-2A，TRIP-2B继电器失电。继电器失电后，被其控制的电磁阀AST-1A，AST-1B，AST-2A，AST-2B也失电打开，则总管泄油，导致所有主汽门关闭而使汽轮机停机。

图1 ETS系统的遮断保护停机原理

2 事故过程

2010-02-10T10:08:43，2号机组DCS系 统发AST电磁阀失电SOE纪录事件；10:09:08，2号机组ETS 1，2通道遮断，汽机跳闸，机组负荷由306MW降到0，发电机逆功率信号发，厂用电由备用变提供；10:10:10，运行当班人员手动MFT，锅炉灭火。

事故发生后，首先检查汽机ETS保护机柜，发现ETS保护机柜已失电。DCS电源配送柜送2路220V AC电源至ETS保护机柜，当时一路电源从ETS机柜断开，一路电源从DCS电源配送柜断开。在对ETS保护机柜4个AST电磁阀检查时发现，AST-1A电磁阀线圈电阻值为0。就地检查发现，该电磁阀线圈被烧糊，有明显异味。重新更换新的电磁阀，缺陷消除，汽机挂闸、冲转、并网、带正常负荷。

3 原因分析

根据检查结果判断，此次停机事故应该是由于AST电磁阀长期带电，造成设备老化，AST-1A电磁阀线圈绝缘性能下降，线圈短路，以致电磁阀被烧坏。但按AST电磁阀组件在油路中的设计理念，1个电磁阀动作不应该引起停机事故。在继续深入查找原因时发现以下2个问题。

(1) ETS保护系统AST电磁阀电源存在设计问题。按照设计图纸，ETS保护机柜电源由DCS电源配送柜提供2路220V AC电源，这2路电源同时并联冗余工作，失去任何一路电源对ETS保护机柜没有影响。4个AST电磁阀电源则由ETS保护机柜电源提供，这就造成了当AST-1A电磁阀发生短路时，ETS保护机柜一路电源开关因过流断开，同时造成另一路上级DCS电源开关也跳闸断开，造成机柜失电。这样，4个AST电磁阀全部失电，从而打开了自动停机危急遮断母管上的抗燃油泄油通道，导致所有主汽门关闭而停。

(2) ETS保护系统遮断输出采用正逻辑。根据ETS保护逻辑，若有一项机跳炉保护信号时，即当汽机跳闸后发出主燃料跳闸(MFT)信号时，机组自动停炉。而事故发生时却没有此信号发出，而是由运行当班人员进行手动MFT。事故调查分析发现，当ETS保护系统出现汽机跳闸遮断停机信号时，送往其他系统如BMS，CCS，SCS，BPC，DAS系统和电气等的扩展信号并没有及时发出。这是由于原ETS保护系统遮断输出设计为正逻辑，机组正常工作时输出继电器不带电。当机组有遮断信号输出时，输出继电器带电，其送往其他系统的扩展信号由继电器的常开接点闭合送出。而当ETS保护机柜失电后，其正逻辑输出继电器由于失电常开、接点断开，不能及时发出相应扩展信号。

4 改进措施

(1) 将AST电磁阀电源与ETS保护机柜电源分开。在DCS电源配送柜单独增加2路220V AC电源供AST电磁阀电源使用，并加装保险，防止AST电磁阀回路短路时发生开关越级跳闸，影响UPS系统电压稳定性。同时，一路电源提供给AST-1A，AST-1B 2个电磁阀，一路电源提供给AST-2A，AST-2B 2个电磁阀，并在ETS跳闸画面增加ETS 1，2通道电源监视和AST电磁阀状态显示，以便在AST电磁阀异常时运行人员能及时发现。

(2) 将ETS保护系统遮断输出采用反逻辑。利用机组检修停机的机会进行保护逻辑修改，将正逻辑保护输出改为反逻辑保护输出，并将其送往其他系统的扩展信号输出继电器的接线由常开接点改至常闭接点。机组正常工作时，输出继电器带电，常闭接点断开；当机组有遮断信号输出时，输出继电器失电，常闭接点闭合送出信号，同时也可在ETS保护机柜电源失电后，相应扩展信号仍能正常送出。

5 预防措施

(1) 检查其他机组的ETS保护逻辑，及时发现设备存在的隐患，并提出相应整改意见。

(2) 将此次2号机组的经验应用于1号机组的ETS同类型设备的改造实施中。

(3) 建立电磁阀绝缘测试电子台账，利用机组检修机会对电磁阀回路绝缘情况进行检查测试，及时排除设备隐患。