一起跳机事件的原因分析及整改措施

陆云召

（中山嘉明电力有限公司，广东 中山 528437)

0 引言

某电厂某390 MW F级改进型(燃机型号为M701F4)热电联产燃气蒸汽联合循环机组，配套有1台低NOx燃气轮机、1台燃机发电机、1台蒸汽轮机、1台汽机发电机、1台无补燃三压再热型余热锅炉及其相关的辅助设备，外加配套热网工程。

燃机配置了TCA(turbine cooling air)系统可用于冷却燃机透平转子和动叶片，冷却空气来自压气机排气，并通过TCA冷却后供给透平转子和动叶片，TCA的冷却水来自高压给水泵出口。

燃机TCA共设置2个给水流量控制阀，分别为FCV-1阀(凝汽器侧)和FCV-2阀(锅炉侧)。FCV-1阀仅用于燃机启动初期，这是由于在启动初期给水压力较低，TCA回水在压差较低的情况下不能回至锅炉高压汽包。为保证燃机TCA可通过最小流量的冷却水，避免TCA管内给水汽化，此时通过控制FCV-1阀将TCA回水返回凝汽器；当燃机负荷逐渐增加后，FCV-2阀投入运行，FCV-1阀关闭。在燃机正常运行期间，TCA冷却器冷却水流量由给水流量控制阀(锅炉侧)FCV-2控制。通过监视流量计FT1，流量信号会直接传递到燃机控制系统GTC，从而达到FCV-2控制的目的。设置燃机TCA给水流量低跳闸保护，避免TCA冷却器给水管路出现汽化现象。

1 事故前机组运行方式

机组总负荷为300 MW，其中5号燃机负荷为190 MW，6号汽机负荷为110 MW，高压主蒸汽压力为8.15 MPa，高压主蒸汽温度为558 ℃，再热蒸汽压力为2.69 MPa，再热蒸汽温度为559 ℃。各辅机在投运状态，高、中、低汽包水位调整门在自动状态，主、再热蒸汽减温水调整门在自动状态。厂用电运行方式为：220 kV双母并列运行，5号主变(5B)挂1M，6号主变(6B)挂2M，5号高厂变(05T)供机组厂用电，12号高备变(12B)充电状态作为机组厂用电的备用电源。

2 事故过程

2014-06-07T07:13，运行人员执行5号余热锅炉定期排污操作。当完成5号余热锅炉高压蒸发器第3路定排时，发现5号余热锅炉高压汽包水位从-2 mm逐步上升。此时高压汽包水位设定值为40 mm，高压汽包水位主路调整门的开度为55 %(反馈值)。操作人员将高压汽包水位设定值改为17 mm，但水位仍继续上升，随后操作人员将高压汽包水位主路调整门由自动控制切为手动控制。操作人员将高压汽包水位手动调整至正常值后，将高压汽包水位主路调整门投回自动控制，当高压汽包水位主路调整门一投入自动后，该调整门突然迅速开大至85 %，燃机TCA给水流量从35 t/h急剧减小。为抑制高压给水主调整门开大的趋势，操作人员立即将高压汽包水位设定值改为26 mm，但高压给水调整门仍继续开大(当时调整门的输出指令为95 %)。

07:24，5号燃机TCA给水流量锐减至21 t/h，5号燃机跳闸，首出原因为“燃机TCA给水流量低跳闸”。5号燃机甩负荷190 MW，运行人员立即将6号汽机打闸，打开高、中、低压蒸汽旁路门，轴封汽转辅汽供，调整好锅炉汽包水位。

07:55，5号燃机转速到0，盘车自投正常。

07:58，6号汽机转速到0，手动投入盘车运行正常。

3 事故原因分析

3.1 首出原因

造成此次跳机的首出原因为“5号燃机TCA给水流量低”。

操作人员将高压汽包水位手动调至正常值后，再将高压汽包水位主路调整门投回自动控制时，该调整门迅速开大至85 %，大量给水进入高压汽包，造成5号燃机TCA给水流量从35 t/h急剧减小。事后查看历史曲线得知，当高压给水主路调整门开大至85 %时，燃机TCA给水流量由300 MW负荷时对应的35 t/h降至21 t/h，低于其燃机内部的函数设定值，最终导致燃机TCA给水流量低保护动作跳机。

3.2 主要原因

3.2.1 对机组主要保护定值不清楚

当班运行人员执行5号余热锅炉高压蒸发器第3路定排时，发现5号余热锅炉高压汽包水位从-2 mm呈上升趋势。当时尝试修改高压汽包水位的设定值来抑制水位上升，但高压汽包的水位仍继续上升；当水位升至40 mm时，将高压汽包水位调整门由自动控制切为手动控制。

锅炉高、中、低3个汽包均设置水位高Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ值和低Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ值保护，当水位达到高/低Ⅰ值时，先报警，提示运行人员注意；当水位继续上升/下降到高/低Ⅱ值时，就会联锁打开汽包事故放水电动门，或联锁关闭所有定期排污电动门；当水位继续上升/下降到高/低Ⅲ值时，经延时5 s后跳机。

高压汽包的水位保护定值：高/低Ⅰ值为50 mm/-50 mm，高/低Ⅱ值为200 mm/-200 mm，高/低Ⅲ值为450 mm/-450 mm。虽然高压汽包水位上升，但上升幅度不大且水位未达到高Ⅰ值，运行人员就盲目人为干扰机组的自动调节功能，反映出运行人员遇事过于紧张，对机组的主要保护定值尚不熟悉。

3.2.2 对汽包水位调节逻辑不熟悉

高压给水泵出口有2个调节阀：高压省煤器进口电动调节阀(给水调整门主路)和高压省煤器进口30 %电动调节阀(给水调整门旁路)。当高压省煤器进口电动调节阀从手动切自动时，通过逻辑联锁，确保高压省煤器进口30 %电动调节阀切自动控制。当高压省煤器进口电动调节阀从自动切手动时，仅对其本身起作用，即不会使高压省煤器进口30 %电动调节阀切手动。当高压省煤器进口30 %电动调节阀从自动切手动时，仅对其本身起作用，即不会使高压省煤器进口电动调节阀切手动。当“高压给水调节输出”值(即PID输出值)低于40 %时，若高压给水调节处于自动状态，就会由主路自动切换为旁路调节。

当上述2个调节阀同时处于手动状态时，PID输出才会跟踪阀位当前值；当任意1个调节阀处于自动状态时，PID会根据调节目标偏差计算自动指令。机组带正常负荷运行时，高压省煤器进口电动调节阀和高压省煤器进口30 %电动调节阀都可投入自动状态；或高压省煤器进口电动调节阀处于自动状态，高压省煤器进口30 %电动调节阀处于手动状态。

运行操作人员发现高压汽包水位上升至40 mm时，将高压汽包水位由自动调节切为手动调节，但仅将高压省煤器进口电动调节阀由自动切手动状态，高压省煤器进口30 %电动调节阀仍旧处于自动状态。在调整水位过程中，PID输出值不断增大至95 %，但运行人员未留意此参数的变化情况。当水位调整稳定后，将高压省煤器进口电动调节阀由手动切自动状态后，突然发现高压省煤器进口电动调节阀快速开大，造成阀前至燃机TCA给水压力、流量降低，导致燃机TCA给水流量低保护动作燃机跳闸。若运行人员将高压给水主路切手动调节，同时将高压省煤器进口30 %电动调节阀切手动状态，即PID输出值跟踪当前主路调阀的开度，则可避免此次事故的发生。

3.2.3 处理突发事件不够冷静

运行人员将高压给水主路调整门由手动切自动时，发现该调整门突然开大至85 %，此时至机组跳闸约有1 min。但运行人员未及时将该调整门切回手动控制，也未手动关小调整门以控制给水流量，只是对高压汽包水位的设定值进行了3次修改，分别为26 mm，17 mm及11 mm；此时PID输出实际指令为95 %，当前值跟踪输出值，高压给水调整阀仍保持开大状态。此事故反映出运行人员在处理突发性事件时，欠缺经验，不够果断和冷静，最后造成人为操作失误的跳机事件，给企业带来一定经济损失和不良的影响。

4 暴露的问题

(1)本次跳机事件暴露出运行人员对机组热工保护逻辑不够熟悉。跳机事件发生前，机组刚完成168 h试运移交生产。在机组调试期间运行人员依赖调试人员，造成机组正式移交生产后，值班人员对机组相关操作熟练程度不足，运行人员的培训工作也不到位。

(2)新机组投产后管理不到位。对有关机组热控、各种主保护、顺序控制、模拟量控制等逻辑清册、资料收集不全，新机组投产后的运行规程和系统图尚未完善。

(3)锅炉高、中、低3个汽包的定期排污电动门长期未关严，造成进行定期排污工作时汽包水位波动较大。

(4)燃机TCA给水流量低只有跳机值，没有报警值，在一定程度上未起到提示运行人员注意的作用。

(5)锅炉高压汽包水位控制与当初的设计说明出入较大。根据设计说明，当出现下列情况之一时，控制回路应强制切到手动：①高压汽包水位坏质量；②设定值与实际值偏差大。事实上，当PID输出指令与实际阀位的指令偏差大时，高压给水主调阀仍处于自动状态，这是一个明显的缺陷。

(6)在DCS上操作锅炉高、中、低汽包的水位调整门主路和旁路门时，无论操作哪个调整门，均会同时弹出2个调整门的操作窗口，易造成运行人员误操作。

5 整改措施

(1)加强对运行人员的培训，建立、完善班组培训记录、安全学习台账等。每月各班组至少进行1次事故演习，每个季度至少进行1次各专业间的事故联合演习。

(2)规范、完善机组定期工作的执行程序。

(3)各专业完成各自的机组主保护、顺序控制、模拟量控制等逻辑清册的编制工作，形成教材，并择机组织对运行人员进行更深层次的培训。

(4)对运行人员进行事故预案和现场处置措施培训，由各值班组自行组织学习，各专业专工给予支持。

(5)新机组投产后的相关规程和系统图的修编工作要尽快完成，并且进行试行版的第1次修订，充分利用学习班对运行人员进行培训。

(6)重新核对DCS逻辑、保护整定值清单，若发现DCS逻辑、保护定值与设计说明不一致，应积极讨论。

(7)收集培训资料、厂家资料、说明书、调试方案、调试报告、规程等，组成1个培训资料文件包，便于系统地培训和学习。

(8)与厂家联系，增加1个燃机TCA给水流量低报警值，以达到提示运行人员注意的目的。

(9)做好机组在保质期间设备缺陷的汇总工作，督促建设单位及时处理遗留的缺陷，以保证机组的安全稳定运行。

(10)将DCS中锅炉高、中、低汽包水位调整门主路和旁路门的操作窗口分开，防止运行人员误操作。

6 结束语

近年来，由于运行人员对机组主保护及控制系统逻辑不熟悉，引发了多起机组误操作或跳机事故。这提醒电厂要重视对运行人员的日常培训工作，并规范运行管理。通过切实落实各项整改措施，加大对运行人员的培训力度和规范机组各项操作规程，以减少人为因素引发的跳机停炉事故，确保机组的安全经济运行，减少企业的经济损失。