停机状态下电泵误启动事故的分析与思考论文_张勇材

(大唐贵州兴仁发电有限公司 贵州黔西南 562306)

摘要:通过对一起机组停备状态下电泵误启动事故的分析,提出防范措施并优化控制逻辑,为机组停备状态下的DCS系统检修提供参考意见,确保机组主、辅设备的正常状态,防止设备损坏事件发生。

关键词:事故分析;防范措施。

1某电厂基本情况介绍

某电厂安装2台600MW燃煤亚临界机组。锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司制造的HG-2023/17.6-YM4型锅炉。汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司制造的N600-16.7/537/537-I型汽轮机。给水泵组配置为两台50%汽泵+30%电泵,电动给水泵为沈阳水泵厂生产的筒式多级离心泵型号50CHTA/6SP,通过液力耦合器驱动。分散控制系统为为北京ABB公司Symphony系统,全厂除输煤、化水、除灰系统独立设置PLC控制外,单元机组共设15对主控制模件,分10个柜子布置。

2电泵误启动事件经过

2016年8月01日,4号机组处于停机备用状态,除汽轮机密封油系统和润滑油系统运行外,其他设备均处于停运状态;除氧器水已放尽,工业水系统停运,电泵辅助油泵、电泵均停止运行,但断路器均处于送电状态,随时可以合闸。

2016年8月02日9:30,热工办理“更换4号机PCU1、PCU2、PCU11柜电源与模件”工作票(其中P11柜为电泵辅助油泵控制模件所在),计划和批准工作结束时间均为21:00,所列安措为“将相应机柜断电,并挂‘禁止合闸,有人工作’警告牌”,同时交代“运行人员在DCS控制柜停电期间就地检查相关设备是否处于正常状态,异常时立即通知检修人员”。20:05热工工作结束,机柜恢复上电,电源模块和DCS模件均正常投入运行,检修和运行人员在工作票终结时未核对就地设备状态是否异常。

2016年8月3日9:00,热工办理“更换4号机组PCU12、PCU13(#3真空泵、凝输泵系统、电泵系统)、通讯柜1、通讯柜2电源模件”工作票,计划和批准工作结束时间均为22:00,所列安措为“将相应机柜断电,并挂‘禁止合闸,有人工作’警告牌”,工作前热工人员向运行人员交代:工作期间汽机侧相关画面均监视不到设备状态和参数;工作涉及到的系统为机侧相关系统(除发电机密封油和主机润滑油);工作期间DEH、吹灰、循环水、TSI、精处理、远程I/O系统到DCS通讯画面无数据;请运行人员注意监视运行设备的运行状态。

约11:45,热工人员完成通讯柜1、通讯柜2电源模块更换后,紧接着给PCU13柜送电,机柜内的主控制器模件因重新上电需初始化控制逻辑(控制逻辑完成按功能块地址检测),在初始化过程中触发“任一汽泵跳闸保护联启电泵”逻辑,发出电泵6KV开关的合闸指令,造成电泵实际启动,此时,检修和运行均未发现异常。

约12:25,4号机机组长发现汽机房13.7米1号汽泵西侧铁栏栅处有烟雾冒出,立即汇报值长;现场检查发现汽机零米的电泵处于运行状态,机封处跑水且轴承冒烟,运行人员立即按下电泵事故按钮停止电泵运行,现场未发现有火情。

3设备损坏情况

电泵主泵现场解体后发现泵内有熔化金属堆积、泵轴断裂、泵的动静部分磨损严重,从泵轴的断裂面看没有相对旋转及摩擦痕迹,现场拆解后泵轴自然断裂分离。

4 事故原因分析

1)电泵误启动的原因分析

2016年8月2日,热工人员在恢复PCU11柜电源过程中,控制模件BRC300因重新带电进行初始化过程,逻辑判断电泵处于分闸位而连锁启动电泵辅助油泵,建立起润滑油压,工作结束后,因机组处于停备状态,检修和运行人员未仔细核对现场设备的实际状态是否符合机组要求,导致电泵辅助油泵一直处于运行状态。

2016年8月3日,热工人员在恢复PCU13柜电源过程中,控制模件BRC300因重新带电进行初始化过程,因汽泵跳闸信号来自MEH机柜,逻辑判断:任意汽泵跳闸成立触发5秒脉冲。而此时电泵入口门因机组正常运行时电泵连锁设置为“投入电泵紧急抢水功能”正好处于开状态,电泵“紧急抢水”连锁启动(5秒脉冲)。因机组处于停备状态,检修和运行人员未仔细核对现场设备的实际状态是否符合机组要求,同时因电泵经常只作为锅炉上水和汽泵跳闸紧急补水用,轴承温度测点为单点布置,稳定性差,电厂在逻辑优化时将电泵轴承温度的保护取消,仅保留报警功能,导致电泵在无冷却水的情况下运行时间达40多分钟。

2)断轴原因分析

电泵在无水状态运行40多分钟,期间运行22分钟后,平衡盘和平衡套摩擦产生高温,造成平衡盘熔化,动静摩擦使扭矩过大造成泵轴产生裂纹并迅速扩展,但仍然继续带动泵轴旋转,当泵按事故按钮后,随着转速下降,出口管道内的存水回流,熔化的金属凝固造成动静部分抱死,扭矩进一步增大,裂纹扩展到强度极限断裂。

3)电泵启动7分钟后转速信号显示突然降为零原因分析

电泵启动后,电泵电流稳定在160A(额定680A),启动22分钟后,电流经34秒到达280A,后经21秒降至190A左右摆动,最终降到170A直至停泵,虽然电泵启动7分钟后转速信号显示突然降为零,但所有轴承温度点一直上涨直至停泵,同时停泵后检查发现转速探头松脱,综合以上信息判断,电泵启动7分钟后转速信号显示突然降为零的原因是转速探头高温松脱,实际电泵一直处于运行状态。

4)勺管开度在低位,维持高转速的原因分析

查历史曲线可知,电泵运行期间勺管开度一直保持手动10%,转速却在5700~5900rpm高转速范围内波动。经咨询厂家得知:该电泵配置的耦合器型号R16K550.1,在耦合器开度10%位置时,由于水泵侧空载,转速达到高转速属于正常现象;该类型耦合器选用的易熔塞设计为180℃融化。

5 对此类问题的思考

通过分析,上述事故就是因为热工人员对ABB公司Symphony系统控制模件(BRC300)重新带电而初始化的过程不清楚,安全控制措施不到位,运行和热工人员不及时查看设备状态而引起的,为引起技术人员对此类问题的重视,建议如下:

一是对会引起连锁动作的设备,要完全了解连锁信号的来龙去脉,如DCS控制柜、ETS柜、DEH、MEH、电气保护控制柜等在停、送电前后,必须核对信号是否正常,发现异常及时处理。

二是对于温度、振动等稳定性较差的信号,除提高测量元件的质量可靠性、改进安装工艺等措施外,其保护功能坚决不能以报警替代,可以引入其他相关联信号作为佐证,如油压、水压、电流等信号的大幅度变化等。

三是认真梳理DCS系统控制逻辑,对于网络变量的引用,特别注重其在模件故障情况下的默认值设置合理性。

论文作者:张勇材

论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期

论文发表时间:2017/8/8

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