发电机组热控设备故障分析与消除

周继胜

（大唐淮北发电厂，安徽 淮北 235000）

一、概况

1.主机设备简介

某厂B号机组的锅炉型号为DG670/13.7-20，为超高压、单炉膛、一次中间再热、自然循环汽包炉。

汽轮机型号为N210-12.7/535/535优化型超高压、一次中间再热、三缸双排汽、单轴冲动式凝汽式汽轮机。

发电机型号为QFSN-210-2，其额定功率210MW，采用水—氢—氢冷却方式，机端变自并励静止励磁方式发电机。

2.控制系统简介

B号机组分散控制系统（DCS）采用XDPS-400型，包含DAS（数据采集系统）、MCS（模拟量控制系统）、FSSS（锅炉燃烧管理系统）、SCS（顺序控制系统）等子系统；DEH（汽轮机数字电液控制系统）、ETS（汽轮机危急跳闸系统）为引进FOXBRO公司产品，TSI（汽轮机特殊测量系统）为飞利蒲PHILIPS/MMS6000型。

二、锅炉系统热控设备故障及处理

1.锅炉绞龙系统

锅炉绞龙（螺旋输粉机） 用于中间储仓式制粉系统。它上部与细粉分离器落粉管相接，下部连接到煤粉仓。它既可把甲制粉系统的煤粉输往乙煤粉仓，也可将乙制粉系统的煤粉输往甲煤粉仓，正常使用可以提高制粉系统运行的可靠性。

（1） 故障现象

锅炉绞龙插板电机（型号为YS7124） 由于容量小（370W），在投产运行一段时间后有两台烧坏（甲、丁），其他两台（乙、丙）运行时电机温度超标。B号机组的绞龙系统处于瘫痪状态。

（2） 原因分析

根据故障现象分析，并与设备生产厂家研讨后，得出结果为设计容量过小所致，必须重新设计、更换才能将故障消除。

（3） 改进方法

在与设备厂家多次协商后决定将整套插板推杆更换为DTI700-60型，更换的电机型号为Y90S-4，功率为1.1kW。通过以上更换，使绞龙恢复正常运行。

（4） 效果分析

绞龙正常使用后，单台制粉系统以6h计算，制粉单耗可降低25%左右，节约整个制粉耗电率0.37%。系统设备的完善和优化，不仅提高了设备的可靠性，也提高了经济性。

2.磨煤机料位自动系统

监测低速钢球磨煤机的料位是制粉系统优化运行、节能降耗的重要手段之一。其热工料位监测自动是否正常是实现监测和控制的关键。

（1） 故障现象

四台锅炉磨煤机料位自动系统无法投入。

（2） 原因分析

设备建设施工单位移交时，磨煤机料位自动系统安装工作未完成；联络和控制电缆部分没有施放，接线混乱，错接线达80%以上，控制逻辑不够完善，致使磨煤机料位自动系统无法投入。

（3） 改进方法

经与设备生产厂家和安装单位协商后，决定交由甲方的热工检修专业完成余下工作。具体工作为更换了乙、丙两台磨煤机料位自动系统控制器的控制卡件、放置未放电缆、所有接线重新校对、完善组态、完成4台磨煤机的标定和参数设置等。

（4） 效果分析

磨煤机料位自动投入运行以来系统正常。投入后节约了每台磨煤机的制粉电耗，提高了设备的经济性和自动投入率。

3.锅炉燃油系统

锅炉启、停过程中，以及低负荷时的稳燃都需要锅炉燃油系统提供燃油。

（1） 故障现象

B号发电机组自投入运行以来，燃油系统突出表现为运行操作过于繁琐，检修维护量较大。多次发生调节系统失控等情况。

（2） 原因分析

此问题的原因是设计过于繁琐，给运行与检修维护带来不必要的操作量和维护量。原设计系统如图1所示。

（3） 改进措施

为满足运行要求，同时减少检修维护工作量，改造原设计回路（见图2）。

图1 改造前燃油控制图

图2 改造后燃油控制图

（4） 效果分析

通过改造简化了运行的操作程序，也减少了检修维护工作量。运行两年来效果良好，未出现系统设备异常。

三、汽机系统热控设备故障及处理

1.循环水泵出口蝶阀失电关闭

循环水泵的作用是将循环水（又称冷却水） 送往凝汽器，吸收乏汽热量后返回冷却塔，形成循环冷却。如果冷却水供给量不能满足机组要求将导致换热效果差，会导致凝汽器真空下降，轻则降低机组的经济性，严重时真空破坏，造成机组停运。循环水泵出口蝶阀的控制是循环水调节和控制的关键设备之一，其可靠性直接关系到循环水系统的可靠性。

（1） 故障现象

在试运行期间，由于施工人员施工使供电母线失电导致控制回路失电，油路控制电磁阀失电后重锤下落，循泵出口蝶阀关闭，机组失去循环水而立即降负荷，维持低负荷运行。由于当时的出口门卡涩未完全关闭，避免了一次故障停机。

（2） 原因分析

原控制逻辑改造前电磁阀动作采用正逻辑控制方式，循环水泵出口蝶阀均为失电关阀，即循环水泵蝶阀出口门的启、停由控制油路的电磁阀得电来控制。因此会发生失电关阀的现象。

（3） 改进方法

由于火电厂的循环水泵泵房大都建在离机组较远的冷却塔旁，巡检次数为6h巡检1～2次，同时又未安装摄像监控装置，在不巡检时，处于未知状态。因此必须进行油路控制方式的修改，以便不管什么原因引起控制回路失电，出口蝶阀仍保持原状态。

油泵电机的工作取决于油系统的压力。当压力大于17MPa时停止油泵工作，当系统油压小于10MPa时，启动油泵电机向系统供油，以保持正常的油腔压力。

（4） 效果

通过油路控制方式的修改及更换电磁阀后，运行两年正常，有效保证了机组的安全、经济运行。

2.B号机组历史库“DEH跳闸”无记录

B号机组DEH（汽轮机数字电液控制系统）、ETS（汽轮机危急跳闸系统）为引进FOXBRO公司产品。

（1） 故障现象

2006年7月10日，开机冲转参数为:主汽压力2.0MPa，主汽温度330℃，再热汽温330℃，真空70kPa，高压内上缸壁温259℃，润滑油温度42℃，大轴弯曲0.105mm，化学化验蒸汽品质合格。在5点17分时汽轮机转速500r/min，汽轮机自动主汽门突然关闭，锅炉熄火。“DEH跳闸”信号发出。事后在工程师站查询不到相关历史数据。

（2） 原因分析

2006年7月13日进行检查，发现历史库的数据组态存在以下问题。

①现历史库开关量组态中的Deadband（采样点变化死区）均设置为数值2。按照厂家原设计组态点为开关量时设置应小于1，否则采集数据无变化。由此导致已设置的开关量采集不到，故无法查询到历史点。

②现历史库采样点的RetentionSpBn（采样点的保存周期）设置较短，只设置了168h，即7天。

③原有开关量和模拟量的点数较少，不能满足各种异常分析的需要。

（3） 改进措施

①现有开关量和模拟量的数量不能满足异常分析和重要操作分析的需要，应扩大点数（模拟量、开关量），其历史库可存储2 000个开关量和模拟点。

②对开关量和模拟量的设置和组态按照生产厂家的方法进行设置；同时建议将现历史库采样点的RetentionSpBn设置为1个月，所有跳闸点的采样频率设置1s。

③停机检查现操作员站的历史库是否开启；工程师站历史库更新后应对操作员进行下装；保证两个站的历史库点数、设置一样。

④数据保留时间延长到720h，即1个月。

（4） 效果

2007年底按照制定的措施实施改进，现历史库通过多次异常查询已正常，满足了异常分析的要求。

3.高压加热器三通阀异常

高压加热器三通阀是锅炉给水回路切换的关键设备。正常时锅炉给水通过三通阀进入高压加热器加热以后进入锅炉；当汽机抽汽或高压加热器异常时，锅炉给水（给水泵出口）直接通过三通阀的另一出口连接的旁路管路直接进入锅炉。三通阀是否正常运行关系到给水能否正常通过高压加热器及高压加热器保护能否正常投入。

（1） 故障现象

B机组高压加热器三通阀，自机组投运以来一直处于不正常的工作状态，共发生3次大的影响机组运行异常情况，两次造成高压加热器解列，1次造成机组非计划停运。两次造成高压加热器解列动作信号均为三通阀关闭误发出（现场检查未关闭），高压加热器解列（控制逻辑是这样），1次造成机组停运，由于三通阀关闭信号误发出后，使高压加热器解列的同时要关闭高压加热器出口门，由于出口门未及时关闭导致汽包水位下降，造成机组停运。三通阀的异常不仅影响机组的效益，也危急到了机组的安全。

（2） 原因分析

针对高压加热器三通阀多次异常，结合事故历史曲线进行分析讨论，结果是振动大导致信号触点短时闭合发出三通阀关闭信号。

（3） 改进措施

要解决震动对电动执行器的影响，只有将信号处理单元远离震动区域，即将整体执行机构分体安装，加装分体安装组件。

在确定分体安装的前提下结合机组B级检修落实。同时为可靠判断高压加热器三通阀关闭信号的真实性，加装高压加热器三通阀已关闭信号行程开关。其方案和要求如下。

①在三通阀阀体上安装行程开关的支架和压板在支架上安装耐温、耐压型行程开关（关到位行程开关1个）。

②在DCS组态中增加高加三通阀已关到位行程开关的DI点（开关量）1个；在高压加热器保护DCS组态中将行程开关的DI点作为高压加热器三通阀已完全关闭品质判断条件加到高压加热器解裂的条件逻辑中。

③行程开关的DI点仅作为高压加热器三通阀关闭切除高加保护逻辑使用，不参与高压加热器三通阀其他正常开、关操作。行程开关的DI点仅作为高压加热器三通阀关闭切除高压加热器保护逻辑使用。

（4） 效果

通过改造后，高压加热器三通阀运行两年正常，未出现异常情况。

四、结束语

通过采取以上改进措施，使热控设备控制系统得到了一定的完善，使热工设备更好地满足主设备和系统的需要。