350MW机组给水流量低的停机分析

乔璐

摘 要：锅炉发生MFT保护动作，连锁引起汽机跳闸和发电机解列。锅炉跳闸首出信号为“主蒸汽流量大于360 t/h且給水流量低”，即主汽流量大于360 t/h且给水流量低于324 t/h，延时20 s。原因分析表明，机组运行时发生LVDT连杆脱落缺陷，脱落LVDT连杆弯曲，造成LVDT套筒内部磨损;反馈无法线性显示实际位置，存在反馈值突变至0%的可能;然后，通过伺服卡自动控制回路计算，输出较大控制电流指令，驱动油动机开门进汽。在给水主控的自动控制下，A汽泵迅速减小出力，B汽泵超速至6 202 r/min后保护动作跳闸，最终总给水流量迅速降低，触发锅炉MFT保护动作。

关键词：给水流量低;给水泵;LVDT连杆

中图分类号：TV734文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）32-0133-03

Abstract： MFT protection action of boiler occurred， which caused turbine trip and generator disconnection. The first signal of boiler trip is "main steam flow is greater than 360 t/h and feed water flow is low"， that is， main steam flow is greater than 360 t/h and feed water flow is lower than 324 t/h， with a delay of 20 s. The analysis of the cause showed that during the operation of the unit， the LVDT connecting rod fell off， and the LVDT connecting rod was bent， resulting in the internal wear of the LVDT sleeve; the feedback could not display the actual position linearly， and there was the possibility that the feedback value would suddenly change to 0%; then， through the automatic control circuit of the servo card， a large control current command was output to drive the hydraulic servo motor to open the door and feed steam. Under the automatic control of feed water main control， the output of steam pump a is reduced rapidly， when the speed of steam pump B reached 6 202 r/min， the protection action tripped， finally the total feed water flow decreased rapidly due to insufficient adjustment， which triggered the boiler MFT protection action.

Keywords： little feed water flow;feed pump;LVDT connectingrod

某电厂机组装机容量为350 MW，配备两台50%额定容量的汽动给水泵，备用一台30%额定容量的电动调速给水泵。2020年9月21日18：55：00，机组负荷为300 MW，机组各项参数及各辅机设备运行正常。

1 事件经过

19：00：00，机组负荷为300 MW，B汽泵转速4 969 r/min，高压调门给定指令91%，但高压调门反馈显示103%。热控人员发现B汽泵高压调门反馈LVDT连杆有单侧脱落，联系运行人员，要求将给水自动模式切换为手动运行，待停B汽动给水泵后处理该缺陷。

20：04：00，机组负荷为280 MW，A汽泵入口给水流量为604 t/h，B汽泵入口水流量为594 t/h，参数稳定。20：20：00，热控人员签发《B汽泵调节LVDT检查》抢修工作票，开始进行现场处理。

20：27：26，B汽泵转速突增至5 381 r/min，高压调门给定指令0%，高压调门反馈60%，低压调门给定指令60%。B汽泵入口给水流量增加，由于总给水流量增加，在给水主控的自动控制下，A汽泵输出至MEH的给水转速指令设定值开始快速减小，A汽泵入口给水流量快速降低。

20：27：28，B汽泵转速增至5 964 r/min，高压调门给定指令快速减至0%，高压调门反馈60%，低压调门指令减至43%。此时，由于转速突增，B汽泵转速自动控制切除遥调，B汽泵给水控制和MEH转速控制均保持手动状态。A汽泵高、低压调门反馈继续减少。

20：28：34，B汽泵转速增至6 202 r/min（转速保护定值6 202 r/min），超速保护动作，B汽泵跳闸，高压调门给定指令0%、高压调门反馈60%，低压调门开度为43%。20：28：35，连锁启电动给水泵，机组RB动作，D制粉系统跳闸，手动停止电泵辅助油泵，增加电泵及A汽泵出力。由于前期B汽泵转速突增，给水量增加，A汽泵在给水自动状态下自动降低出力后，给水偏差大，切手动，出力过低，而B汽泵超速跳闸后，手动状态下A汽泵和电泵后未能及时增加出力，导致总给水流量快速下降。

20：29：01，锅炉MFT保护动作，连锁跳闸汽轮机和发电机。首出信号为“主蒸汽流量大于360 t/h且给水流量低”。

2 现场情况检查

2.1 保护动作情况

机组运行过程中，其工作在AGC协调控制方式，处于自动给水状态，自动切除及保护逻辑动作准确无误，具体说明如下。

一是B汽泵超速跳闸。MEH中超速保护定值为6 202 r/min，保护动作正确。二是给水主控自动切除。B转速突增后，总给水流量增加，给水主控设定值与实际值偏差超过300 t/h，自动切除，动作正确。三是给水泵RB。两台汽泵运行，RB功能投入后，实际发电负荷大于195 MW且其中一台给水泵跳闸，触发给水泵RB[1]，跳D磨，保留3台磨煤机运行，整个RB动作过程正确无误。四是“主蒸汽流量大于360 t/h且给水流量低”锅炉MFT保护动作。总给水流量低于324 t/h，延时20 s触发，保护动作正确。五是锅炉MFT连锁跳闸汽轮机和发电机，保护动作正确。

2.2 给水控制逻辑说明

在DCS控制系统中，给水主控接收协调控制系统输出的主控制指令和中间点温度调整修正的给水指令作为给水主控设定值[2]，采用PID“一拖二”控制方式，通过调整A、B汽泵转速指令跟踪总给水流量设定值。

A、B汽泵转速指令通过硬接线分别送至A、B汽泵MEH控制系统。MEH控制系统投入遥控模式接收DCS发出的汽泵转速指令，通过调整高、低压调门开度指令跟踪汽泵转速设定值。

高、低压调门开度指令传送给调门开度位置伺服卡。伺服卡根据设定的开度指令和LVDT位置反馈的偏差向油动机发出驱动电流指令，进而控制EH油压，使LVDT位置反馈跟踪调门开度指令。另外，每个调门LVDT位置反馈均采用双冗余配置，实际参与控制的调门位置LVDT反馈由2个LVDT位置反馈值取大获得。

通过以上分析可以看出，B汽泵转速突增的直接原因是伺服卡驱动油动机的电流指令增加，使得EH油压增加，实际高调门开度增加，汽泵进汽量随之增加，最终导致超速跳闸。但由于位置伺服卡相关的控制电流和取大值前的2个LVDT反馈信号没有进入DCS历史数据库，因此无法查询事故发生时的实际值，给事故分析增加了难度。

2.3 高压调门伺服卡介绍

型号为国电南自MAXDNA-IOP341。汽机阀门位置调节器模件采用一对一的阀门卡配置，单路输出驱动一个阀门的电液伺服阀的线圈;冗余的LVDT的位置反馈信号能够有效判断LVDT断线等各类工况;用户定制程序以5 ms的速度执行卡件内部程序。通过伺服卡的功能和控制原理介绍可以发现，当LVDT反馈出现故障时，如果事先在转速控制伺服卡监视画面未将伺服卡控制切手动，则不能有效防止处理LVDT连杆过程中LVDT反馈信号突变，将导致高调门在伺服卡自动控制下瞬间全开进汽。

2.4 工作票检查情况

由抢修单内容可见，抢修人员安全措施要求运行人员加强对给水流量等主要参数的监视，危险源点控制要求注意勿走错间隔，但未提及转速伺服卡控制切手动运行、给水控制切手动运行、启动电动给水泵等防止事故处理过程中B汽泵超速跳闸的重要措施，而运行人员也没有其他补充，事故预想不充分，给机组运行带来了安全隐患。

3 原因分析

通过查询历史曲线、事件记录、现场咨询，分析认为，机组停机的主要原因是B汽泵超速跳闸，导致“给水流量低”锅炉MFT保护动作，联锁汽轮机跳闸，发电机解列。

综合考虑各种情况进行分析，结果发现，B汽泵超速的原因是脱落LVDT连杆弯曲，造成LVDT套筒内部磨损，反馈无法线性显示实际位置，存在反馈值突变至0%的可能，进而通过伺服卡自动控制回路计算，输出较大控制电流指令，驱动油动机开门进汽。

3.1 机组停机原因

B汽泵跳闸后，总给水流量迅速降低且低于324 t/h，延时20 s触发“主蒸汽流量大于360 t/h且给水流量低”锅炉MFT保护动作。

3.2 总给水流量降低原因

由于B汽泵转速突增，B汽泵入口给水流量由594 t/h迅速增大至738 t/h，总给水流量突升至1 257 t/h。由于总给水流量增加，在给水主控的自动控制下，A汽泵输出至MEH的给水转速指令设定值开始快速减小，A汽泵入口给水流量快速降低。此后，给水主控因设定值与总给水量偏差大切手动，A汽泵入口给水流量由604 t/h迅速降低至0 t/h。B汽泵超速保护动作跳闸后，尽管联锁启动电动给水泵，运行人员试图手动增加电泵及A汽泵出力，但因调整不够及时导致总给水流量迅速降低而触发锅炉MFT保护动作。

3.3 B汽泵超速跳闸原因

B汽泵跳闸的原因是B汽泵转速突增，达到MEH中超速保护定值6 202 r/min，锅炉MFT保护动作;B汽泵转速突增的直接原因是伺服卡驱动油动机的电流指令增加，使得EH油压增加，实际高调门开度增加，进气量增加;伺服卡驱动油动机的电流指令增加的原因是位置伺服卡自动控制过程中LVDT反馈信号突变至0%，比设定值低，通过PID计算输出较大控制电流指令，驱动油动机开门进汽。

下面进行LVDT反馈信号突变的原因分析。经过后期檢查对比分析，缺陷出现后，运行过程中，高调门实际位置为0%，高选LVDT反馈值为连杆脱落LVDT反馈。在运行过程中，其由103%变化至59%。对脱落连杆LVDT进行检查时发现，LVDT连杆弯曲变形，造成LVDT套筒内部磨损，反馈无法线性显示实际位置[3]，存在反馈值突变至0%的可能。该测点无历史记录，无法提供相关数据进行确认。

B小机高调阀的伺服阀故障原因如下：2019年4月，在机组小修过程中，运维人员对B给水泵汽轮机高调阀进行维护，分别对阀杆进行更换，对伺服阀进行返厂检修。事故发生后，对伺服阀进行了空载拉阀试验，发现高调阀反馈与指令偏差大，跟踪不及时。更换伺服阀后进行试验对比，发现高调阀调节特性明显提升。因此，判断该伺服阀返厂修复后伺服阀线圈仍然存在故障，导致运行过程中线圈电压值频繁波动。

4 暴露的主要问题

4.1 设备维护不到位

设备巡视及日常维护有疏漏，未及时发现处理LVDT反馈连杆脱落缺陷。

4.2 隐患认识不足，处理时机不当，处理措施不当

工作票安全措施存在漏洞，事故预想不充分，未考虑汽泵转速突增情况，增加后续处理难度。未第一时间启动电动给水泵，停止故障泵运行。

4.3 技术管理有疏漏，专业技术储备不足

发现缺陷后，未及时切除给水自动和位置伺服卡自动，进行人为干预调整。重要测点未纳入历史数据库，不利于故障检修及日常维护。

5 处理及防范措施

针对上述问题，本文提出以下处理及防范措施。一是对脱落的LVDT构件进行更换处理，停机状态下进行静态试验，调门行程无卡涩，反馈正常;二是加强机组设备日常检查及维护;三是加强检修，提高运行人员对设备的掌握能力，避免后期出现误判情况;四是加强专业技能培训，提高运行人员的事故处理能力，若出现汽动给水泵汽门LVDT脱落情况，应解除汽泵自动，手动调整，调整无效应立即启动电动给水泵，停止故障泵运行，调整给水流量与机组负荷匹配;五是加强对MEH系统故障处理的学习力度，增加LVDT反馈故障的应急处理预案;六是将汽泵LVDT反馈点及伺服卡控制指令输出电流等测点纳入历史数据库，便于日常维护和监视。

参考文献：

[1]杨光辉，南海涛.300 MW机组给水泵RB试验分析及改进[J].电力技术，2010（1）：36-37.

[2]鲁晓莽.直流锅炉给水和燃料控制[J].东北电力技术，2001（6）：22-24.

[3]许新闻.600 MW汽轮机组MEH常见问题分析及处理[J].广西电力，2008（3）：17-20.