0引言

在火力發(fā)電機(jī)組中,空預(yù)器將空氣提前加熱到一定的溫度,回收了尾部煙氣中的熱量的同時又能夠降低排出煙氣的溫度。如果單側(cè)空預(yù)器發(fā)生異常導(dǎo)致停運(yùn),機(jī)組將被迫限帶一半負(fù)荷;如果雙側(cè)空預(yù)器均發(fā)生異常導(dǎo)致停運(yùn),機(jī)組將會被迫停運(yùn)。因此,空預(yù)器對于火力發(fā)電廠的重要性不言而喻。對于電氣專業(yè)來說,如何提高空預(yù)器控制系統(tǒng)的可靠性顯得格外重要,這不僅是提高火力發(fā)電廠空預(yù)器運(yùn)行可靠性的重要保證,更是保障機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵性舉措。

1案例

1.1案例一

某火力發(fā)電廠1000 MW機(jī)組,事故發(fā)生時帶負(fù)荷900MW,給水流量2640t/h,A、B、C、D、E、F六臺磨煤機(jī)運(yùn)行,監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)“B空預(yù)器停轉(zhuǎn)”報(bào)警,同時空預(yù)器出口煙氣溫度開始緩慢上漲,并報(bào)B空預(yù)器火災(zāi)報(bào)警信號,監(jiān)盤人員立刻退出AGC減負(fù)荷至500MW 進(jìn)行故障處理。經(jīng)查,故障時鍋爐B空預(yù)器主電機(jī)運(yùn)行信號存在,變頻器電流在15~22 A范圍內(nèi)波動,但B空預(yù)器的停轉(zhuǎn)信號來,且火災(zāi)報(bào)警信號出現(xiàn),到就地確認(rèn)主電機(jī)已停運(yùn),空預(yù)器也已停運(yùn)。此次異常事件確認(rèn)當(dāng)時情況為B空預(yù)器主電機(jī)已停運(yùn),B空預(yù)器也已停轉(zhuǎn),但由于運(yùn)行信號沒有消失,因此輔電機(jī)無法正常啟動。事件的主要原因?yàn)樗汀癇空預(yù)器主電機(jī)運(yùn)行信號”的繼電器發(fā)生故障損壞導(dǎo)致不正常變位,在B空預(yù)器主電機(jī)實(shí)際已經(jīng)停運(yùn)的情況下送出信號異常,使得DCS邏輯產(chǎn)生誤判。

1.2案例二

某火力發(fā)電廠1000 MW機(jī)組,事故發(fā)生時帶負(fù)荷600 MW,給水流量1 910 t/h,B、C、E、F四臺磨煤機(jī)運(yùn)行中,突然盤前A空預(yù)器停止信號觸發(fā),聯(lián)跳A側(cè)三大風(fēng)機(jī),同時中層C、E磨煤機(jī)也相繼發(fā)生跳閘。經(jīng)查,故障時鍋爐A空預(yù)器主電機(jī)運(yùn)行信號消失,盤前變頻器電流顯示穩(wěn)定在12.24 A左右,A空預(yù)器停轉(zhuǎn)信號沒有來,火災(zāi)報(bào)警信號也未出現(xiàn),到就地確認(rèn)主電機(jī)仍在運(yùn)行,A空預(yù)器也未停轉(zhuǎn)。此次異常事件的主要原因?yàn)樗汀癆空預(yù)器主電機(jī)運(yùn)行信號”的繼電器發(fā)生故障導(dǎo)致不正常變位,使得主電機(jī)在實(shí)際正常運(yùn)行的情況下,DCS邏輯誤判主電機(jī)已停止,且由于電機(jī)及軸轉(zhuǎn)動正常,輔電機(jī)無法由DCS指令進(jìn)行啟動。

1.3案例三

某火力發(fā)電廠1000 MW機(jī)組,事故發(fā)生時帶負(fù)荷800MW,給水流量2460t/h,A、B、C、E、F五臺磨煤機(jī)運(yùn)行中,突然盤前A空預(yù)器主電機(jī)運(yùn)行信號消失,鍋爐觸發(fā)RB保護(hù)動作,聯(lián)跳A側(cè)三大風(fēng)機(jī),同時中層C、E磨煤機(jī)也相繼發(fā)生跳閘。經(jīng)查,故障時鍋爐A空預(yù)器主電機(jī)運(yùn)行信號消失,盤前變頻器電流顯示穩(wěn)定在12.87 A左右,A空預(yù)器停轉(zhuǎn)信號沒有來,火災(zāi)報(bào)警信號也未出現(xiàn),到就地確認(rèn)主電機(jī)仍在運(yùn)行,A空預(yù)器也未停轉(zhuǎn)。此次事件的主要原因是A空預(yù)器主電 機(jī)運(yùn)行信號所對應(yīng)的DCS系統(tǒng)IO柜端子板上的保險故障,導(dǎo)致該保險控制的8個通道上的開關(guān)量全部消失,其中就包括A空預(yù)器主電機(jī)運(yùn)行信號,因此DCS 邏輯判斷A空預(yù)器停運(yùn),鍋爐觸發(fā)RB保護(hù)動作,聯(lián)跳同側(cè)風(fēng)機(jī)。

2 典型常規(guī)回路圖

火力發(fā)電機(jī)組空預(yù)器主、輔電機(jī)典型常規(guī)回路^[1]如圖1所示?；芈房刂齐娫床捎弥绷?4 V,控制方式由就地控制箱上的遠(yuǎn)方/就地旋鈕進(jìn)行切換。KS14為啟/停繼電器,設(shè)備遠(yuǎn)方或就地啟動后繼電器KS14將通過本身的常開點(diǎn)進(jìn)行自保持。為限制設(shè)備啟動時產(chǎn)生的大電流并實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制,空預(yù)器電機(jī)一般都配備有變頻器,讓設(shè)備能夠平滑啟動,避免拉低母線電壓。由于單臺空預(yù)器的主電機(jī)和輔電機(jī)同軸,兩臺電機(jī)在任何時候都不可以同時運(yùn)行,否則將會損壞減速箱齒輪,一旦減速箱齒輪損壞,檢修時間將非常長,機(jī)組將面臨長時間單側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)停運(yùn)、被迫限一半負(fù)荷的不利情況,一旦另一側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)發(fā)生其他異常,機(jī)組將會被迫停運(yùn),這對于機(jī)組能夠滿足正常帶負(fù)荷和安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求來說都是絕不允許的。因此,正常情況下主電機(jī)在運(yùn)行,帶著軸旋轉(zhuǎn),輔電機(jī)不運(yùn)行,在軸上跟轉(zhuǎn),為防止主、輔電機(jī)同時運(yùn)行導(dǎo)致設(shè)備損壞,在兩臺電機(jī)的控制回路之間設(shè)有聯(lián)鎖抑制回路,即如果主電機(jī)在工作必須抑制輔電機(jī)啟動和工作,同理,如果輔電機(jī)在工作也必須抑制主電機(jī)啟動和工作。

3 可靠性提升措施

3.1電氣控制回路改進(jìn)

在典型常規(guī)回路圖(圖1)中,來自另一臺電機(jī)的常閉聯(lián)鎖抑制接點(diǎn)串于啟/停繼電器KS14自保持接點(diǎn)的外側(cè),最初的設(shè)計(jì)邏輯為“如果一臺電機(jī)在運(yùn)行將切斷另一臺電機(jī)的運(yùn)行回路”,在這種情況下,如果該接點(diǎn)因氧化、接觸不良等原因誤斷開,則實(shí)際正常運(yùn)行的電機(jī)將會發(fā)生誤跳閘。改進(jìn)后的電氣控制回路圖如圖2所示,將來自另一臺電機(jī)的常閉聯(lián)鎖抑制接點(diǎn)移至啟/停繼電器KS14自保持接點(diǎn)的內(nèi)側(cè),設(shè)計(jì)邏輯優(yōu)化為“如果一臺電機(jī)在運(yùn)行將使另一臺電機(jī)無法啟動”,即一臺電機(jī)正常運(yùn)行時,另一臺電機(jī)不論在就地還是在遠(yuǎn)方控制下都無法啟動,改進(jìn)后,在保證聯(lián)鎖抑制功能能夠正常實(shí)現(xiàn)的前提下,如果在電機(jī)正常運(yùn)行時該常閉聯(lián)鎖抑制接點(diǎn)誤斷開,也不會使正常運(yùn)行中的電機(jī)誤跳閘,提升了電機(jī)的運(yùn)行可靠性。

3.2 空預(yù)器相關(guān)控制邏輯優(yōu)化

3.2.1 電機(jī)停運(yùn)邏輯優(yōu)化

“空預(yù)器電機(jī)停運(yùn)信號”由就地空預(yù)器變頻器控制箱內(nèi)KS14繼電器常閉接點(diǎn)送出。采用單一開關(guān)量信號作為“空預(yù)器電機(jī)停運(yùn)”的判斷條件,可靠性較低,若在空預(yù)器電機(jī)正常運(yùn)行的情況下,KS14繼電器常閉接點(diǎn)因某些原因?qū)?將誤判空預(yù)器電機(jī)停運(yùn)。

判斷邏輯可通過如下方法優(yōu)化:在就地空預(yù)器變頻器控制箱中增加一個運(yùn)行信號繼電器(與KS14繼電器同步勵磁),將該新加繼電器的常開接點(diǎn)送 出,作為“空預(yù)器電機(jī)運(yùn)行信號”加入邏輯判斷。同時取空預(yù)器變頻器輸出的電流模擬量信號加入相關(guān)邏輯進(jìn)行綜合判斷。 優(yōu)化后的“空預(yù)器電機(jī)停運(yùn)”邏輯如下:以下a、b、c條件三取二進(jìn)行邏輯判斷后,延時3 S后判“空預(yù)器電機(jī)停運(yùn)”。

a.“空預(yù)器電機(jī)停運(yùn)信號”來;

b.“空預(yù)器電機(jī)運(yùn)行信號”沒來;

c.“空預(yù)器電機(jī)電流”小于平時正常運(yùn)行電流的30%。

同時,a、b、c任一條件滿足應(yīng)觸發(fā)聲光報(bào)警,便于監(jiān)盤人員及時發(fā)現(xiàn)并通知檢修人員進(jìn)行處理,避免出現(xiàn)誤判空預(yù)器電機(jī)停運(yùn)的情況。

此外,為進(jìn)一步提升“空預(yù)器電機(jī)停運(yùn)”邏輯判別條件的可靠性,條件a和條件b中送至DCS的信號宜分別取自空預(yù)器變頻器控制箱中不同繼電器的輔助接點(diǎn),即不應(yīng)該使用同一繼電器的常開點(diǎn)和常閉點(diǎn),否則,如果該繼電器發(fā)生故障,可能導(dǎo)致條件a和

條件b同時滿足,使得DCS產(chǎn)生誤判。同理,條件a和條件b中送至DCS的信號宜分別送至DCS系統(tǒng)IO柜的不同板卡上,否則,一旦該板卡出現(xiàn)異常情況發(fā)生故障,可能導(dǎo)致條件a和條件b同時滿足,造成DCS誤判“空預(yù)器電機(jī)停運(yùn)”。

3.2.2空預(yù)器停轉(zhuǎn)邏輯優(yōu)化

“空預(yù)器停轉(zhuǎn)”常規(guī)判斷邏輯如下:空預(yù)器主電機(jī)停運(yùn),同時輔電機(jī)也停運(yùn),延時1 min后判斷^[2]。

判斷邏輯可通過如下方法進(jìn)行優(yōu)化:在空預(yù)器本體增加轉(zhuǎn)速開關(guān)提供開關(guān)量信號(三取二)送至DCS進(jìn)行輔助判斷,同時,結(jié)合不同機(jī)組在空預(yù)器停轉(zhuǎn)后的實(shí)際出口煙氣溫度變化情況,增加出口煙氣溫度定值作為報(bào)警及判斷空預(yù)器停轉(zhuǎn)的輔助條件。

為提升“空預(yù)器停轉(zhuǎn)”邏輯判斷的可靠性,優(yōu)化后的邏輯如下:以下a、b、c條件三取二進(jìn)行邏輯判斷后,延時1 min后觸發(fā)空預(yù)器停止信號。

a.“空預(yù)器主電機(jī)停運(yùn)”來,且“空預(yù)器輔電機(jī)停運(yùn)”來;

b.“空預(yù)器本體轉(zhuǎn)速開關(guān)停轉(zhuǎn)信號(三取二)”來;

c.空預(yù)器出口煙氣溫度大于某值(由實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行設(shè)定)。

3.3 空預(yù)器控制箱運(yùn)行環(huán)境改善

在火力發(fā)電廠中,空預(yù)器變頻器控制箱都位于鍋爐區(qū)域,一般為敞開式布置,該區(qū)域煤粉、灰塵較多,空氣質(zhì)量較差,運(yùn)行環(huán)境比較惡劣。受環(huán)境中粉塵、鹽霧及雨水影響,控制箱體容易出現(xiàn)腐蝕,同時控制箱柜門上的密封墊將會隨著時間的推移逐漸老化,箱體密封性逐漸降低,久而久之將導(dǎo)致控制箱內(nèi)容易出現(xiàn)電子元器件積灰、金屬端子氧化、變頻器受潮損壞等情況,電子元器件積灰、金屬端子氧化可能導(dǎo)致繼電器輔助接點(diǎn)接觸不良或不正常變位,而變頻器損壞將直接導(dǎo)致其所控制的電機(jī)停運(yùn)。不僅如此,由于空預(yù)器變頻器需要長期帶電運(yùn)行,變頻器內(nèi)部電子元器件持續(xù)發(fā)熱造成就地控制箱內(nèi)溫度升高,將大大加快元器件老化。

為改善空預(yù)器變頻器控制箱的運(yùn)行環(huán)境,可在空預(yù)器變頻器控制箱所處位置搭建一個方形封閉小間,該小間整體采用鋼結(jié)構(gòu),房屋墻體及屋頂采用雙層夾芯彩鋼板,地面底座采用鍍鋅鋼板,屋頂采用四條熱鍍鋅鋼梁加固,保證小間整體架構(gòu)牢固,具備較強(qiáng)的耐腐蝕和防水性能。同時在小間內(nèi)加裝空調(diào),保證小間內(nèi)溫度恒定,在控制箱體外部設(shè)置兩個風(fēng)扇(一個用于進(jìn)風(fēng)一個用于出風(fēng))來加強(qiáng)控制箱內(nèi)外通風(fēng),防止變頻器在不通風(fēng)狹小空間內(nèi)運(yùn)行過程中發(fā)生過溫跳閘的異常情況。該小間不僅能夠最大程度地隔絕進(jìn)入變頻器控制箱的灰塵和潮氣,防止電子元器件受損,而且完美地解決了設(shè)備長時間帶電運(yùn)行所衍生出來的散熱問題。此舉不僅改善了空預(yù)器變頻器控制箱的運(yùn)行環(huán)境,而且對控制箱內(nèi)的變頻器及其他電子元器件起到了更好的保護(hù)作用。

4 結(jié)束語

從改進(jìn)電氣控制回路、優(yōu)化相關(guān)判斷邏輯、改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境三方面入手,能有效提高火力發(fā)電廠空預(yù)器的運(yùn)行可靠性,防止因控制回路及判斷邏輯方面欠缺所導(dǎo)致的空預(yù)器異常停運(yùn)事件發(fā)生,保障火力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行,具有一定的實(shí)踐價值和推廣意義。

[參考文獻(xiàn)]

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2025年第1期第2篇