循环水泵跳闸引起机组跳闸的原因分析及处理

杜凯

（江苏华电戚墅堰发电有限公司电控分部，江苏 常州213011）

某电厂3 号、4 号机组为东方电气公司与三菱重工合作生产的M701F4 燃气- 蒸汽联合循环发电机组。机组的轴系由燃气轮机、压气机、蒸汽轮机和发电机等组成。循环水供水系统采用冷却塔循环供水系统，两台机组配1 座冷却塔、一座循环水泵房（设4 台循环泵）及2 根供、回水管道，供水管设置联络阀与一期循环水系统相连，即采用扩大单元制循环供水系统。3 号、4号机组投产以来，循环水泵出现了些许故障，优化整改后，机组运行逐渐稳定。本文挑选了其中一次因循环水泵故障引起的机组跳闸案例进行分析。

1 故障跳闸的过程

某日，该电厂3 号、4 号机组在“base load”（基本负荷）模式下正常运行。15：21:44，集控室DCS 画面发出“4 号循环水泵出口液动阀开反馈信号失去”和“4 号循环水泵自动停”报警。15：23:32，3 号机组因凝汽器真空低跳闸。15：23:47，运行人员手动开启3 号循环水泵，4 号机组凝汽器真空逐渐恢复。（下图为3号燃气轮机报警故障记录）。

3 号燃气轮机跳闸故障记录

2 故障原因分析

此次3 号机组跳闸根据报警信号分析，3 号燃气轮机跳闸是由于4 号循环水泵跳闸引起真空低而导致。然而，3 号、4 号机组有4 台循环水泵，正常运行时，2 台循环水泵保持运行，另外2 台循环水泵投入连锁按钮，保持备用状态，当运行中的循泵水泵出现故障时，备用循环水泵可以立即连锁启动，确保机组的正常运行。此次跳闸过程中，4 号循环水泵跳闸后，备用循环水泵未自动开启，造成3 号机组跳闸。

通过对当时跳闸过程的记录进行梳理：

15：21:44 4 号循环水泵出口液动阀阀位开度跌至0。

15：21:47 4 号循环水泵跳闸。

15：21:48 4 号循环水泵出口液动阀阀位恢复至100%。

15：23:32 凝汽器真空为-77 kPa，3 号燃气轮机跳闸。

15：23:47 3 号循环水泵开启。

分析可以看出，4 号循环水泵出口液动阀阀位消失4 s，4号循环水泵在出口液控阀位消失3 s 后跳泵，备用循环水泵未连锁启动。针对4 号循环水泵跳泵和备用泵未连锁启动进行分析：

（1）4 号循环水泵跳泵原因分析。

当天，3 号、4 号机组运行过程中，4 号循环水泵出现“4 号循环水泵出口液控蝶阀电源1 消失”报警，运行通知检修人员进行检查，发现电源回路中报警继电器损坏，因该控制回路只作为报警提醒，于是直接对继电器进行更换处理。更换完成后，发现4 号循环水泵出口液控蝶阀电源2 处于工作状态，4 号循环水泵出口液控蝶阀电源1 未送电，通知运行对4 号循环水泵出口液控蝶阀电源1 进行送电，然而，运行人员对4 号循环水泵出口液控蝶阀电源1 送电后，4 号循环水泵出口液控蝶阀电源出现冗余切换，电源自动切换至4 号循环水泵出口液控蝶阀电源1，切换过程中，4 号循环水泵出口液控蝶阀阀位信号消失，4 s 后，电源切换成功，4 号循环水泵出口液控蝶阀阀位信号恢复正常。

（2）备用泵未正常连锁启动原因分析。

根据月度停电检修计划，当天，电气专业需对2 号循环水泵进行检修，工作内容为电机小修、仪表保护回路校验。根据检修要求，运行人员将2 号循环水泵退出运行，1 号和4 号循环水泵运行，3 号作为备用泵。然而在检修过程中，需对2 号循环水泵运行反馈信号进行操作，DCS 内部逻辑误认为2 号循环水泵跳闸，引起了3 号循环水泵连锁启动。为避免类似情况再次发生，运行人员将3 号备用泵的连锁信号解除。导致机组运行过程中，循环水泵无备用泵投入，给机组的正常运行造成了隐患。

3 防范故障的优化措施

此次该电厂机组跳闸反映出了循环水泵的设计存在一定的隐患，为了保证机组的安全运行，确保此类跳闸情况不再发生，该电厂对循环水泵的设备和逻辑进行了如下优化。

（1）针对循环水泵出口液动蝶阀电源切换装置优化。

循环水泵出口液动蝶阀电源采用电源冗余设置，停机后对循环水泵出口液动蝶阀电源进行冗余切换试验，切换电源恢复时间需要4s。循环水泵逻辑设计为循环水泵出口液动蝶阀信号消失3s 后，连锁启动备用泵。为防止循环水泵出口蝶阀控制回路在电源切换时误发蝶阀关闭信号，连锁停止对应的循环水泵，将循环水泵出口蝶阀关闭连锁停对应的循环水泵的延时时间设置为5s。

电源冗余切换装置是靠电气和机械连锁来实现的，存在切换不及时导致故障的风险，所以电源冗余切换装置的选型尤为重要，此次机组跳闸由于制造商提供电源切换装置型号不当，未采用毫秒级，电源切换恢复时间过长，导致循环水泵出口液动蝶阀信号丢失。因此，考虑在机组全停时，重新进行电源切换装置选型，更换毫秒级切换装置。

（2）循环水泵连锁控制回路优化。

循环水泵检修操作过程中，无检修退出设备连锁逻辑，运行人员停电操作释放6 kV 开关储能、设备检修恢复插上二次接插头过程中都会误发循环水泵停泵信号，引起备用循环水泵的连锁启动。

实施优化措施注意事项：

①为防止检修过程中检修循环水泵误发停泵信号，运行人员做好安全措施交予电气检修人员后，检修人员在插上二次接插件前应将至DCS 开关的分合位置信号电缆头拆下，做好记录，待检修完成后，将拔下的二次插头及电缆头按照标记恢复。

②机组全停后，对循环水泵的连锁逻辑进行优化。原循环水泵连锁逻辑设计原则为：当画面连锁按钮投入后，热控和电气故障信号触发，引起备用循环水泵连锁启动。考虑这次机组跳闸过程中，因电气检修引起备用循环水泵误动，故对循环水泵连锁逻辑进行优化：将热控连锁和电气连锁的逻辑分开，画面分别增加热联和电联投入/退出按钮。优化后，循环水泵在电气开关操作或热控信号检查时，可以分别退出相应的连锁，既能保证备用循环水泵连锁正常投入，又能防止备用循环水泵信号误发引起的连锁启动。

优化措施实施后，运行人员根据优化后的内容，完善了循环水泵检修操作流程，在进行循环水泵热控专业或电气专业检查时，严格按照操作手册实施，确保备用循环水泵有一路连锁信号投入。同时，检修人员利用3 号、4 号机组全停机会，定期安排对循环水泵出口蝶阀电源切换装置进行冗余切换试验，并详细记录电源冗余切换试验日期、状态和切换时间。机组检修后，运行人员和检修人员共同安排对4 台循环水泵进行连锁试验，记录试验过程，试验结束后，双方确认并签字存档，以备今后查验。

通过此次机组跳闸后的检查、优化和整改，从设备、逻辑和制度上均对循环水泵进行了完善，提高了循环水泵运行的可靠性，类似故障再未出现。

4 结论

循环水泵作为燃气轮机组的重要辅机，运行的稳定性关系到整个机组的安全和效率。该电厂因循环水泵设备选型不当和逻辑存在缺陷引起燃气轮机组的跳闸，后期通过分析处理，优化了循环水泵的控制回路，提高了循环水泵运行的可靠性，为检修积累了经验，也为同类型机组类似故障的处理提供了一定的参考。