燃气蒸汽联合循环机组天然气调压站火警阀故障关闭引发燃机跳闸事件分析论文_李昊燃

摘要：燃气蒸汽联合循环机组的天然气调压站对于机组的安全稳定运行起到了至关重要的作用。应采取多种手段避免因天然气调压站入口火警阀故障而引发机组跳闸事件。

关键词：火警阀；故障；跳闸

Abstract:The natural gas regulating station of the combined gas and steam cycle unit plays a vital role in the safe and stable operation of the unit.Various measures should be taken to prevent the fire valve failure at the entrance of the natural gas regulator station from causing unit trip.

Keywords:ESD;fault;trip

0引言

燃气蒸汽联合循环机组的天然气调压站可以分成入口及计量部分、过滤分离部分、调压部分。天然气经过流量计后进入进口火警阀（简称ESD）,该ESD的开与关决定整个调压站以及整个燃气轮机系统能否通气，同时还承担着调压站及燃气轮机在特殊情况时，能够紧急切断天然气，确保整个供气系统乃至整个电厂的安全。

某厂410MW燃气蒸汽联合循环机组在并网投产后发生一起因天然气调压站ESD故障关闭引发的燃机跳闸事件。

1设计工况

该厂天然气调压站ESD的执行机构为气动执行机构，弹簧返回型。ESD采用的动力气源为天然气。ESD开启前，首先需打开ESD的旁路阀，使ESD阀门前后无压差，之后可以在控制室遥控打开ESD，也可以在就地通过手动方式，打开执行机构气源控制阀来开启ESD。关闭ESD也有遥控或者手动两种方式。ESD开与关的条件为：两个电磁阀同时失电时ESD关闭；任意一个电磁阀带电时ESD开启；就地两个紧急关断按钮同时按下时才能关闭。

2故障原因分析

2.1事件描述

09时20分燃机稳定运行，有功功率200MW，天然气调压站ESD后压力3.0MPa稳定不变。

09时21分天然气调压站ESD突然关闭，天然气调压站ESD后压力从3.0MPa开始下降。

09时21分30秒燃机入口管道压力降低至跳闸值，燃机跳闸。

2.2故障排查

天然气调压站ESD电气故障导致阀门关断，供气压力低导致燃机跳闸。因此对该ESD关闭的原因进行了排查：

（1）就地PLC控制柜和DCS控制系统等控制面板误操作

事件发生前后，该ESD的控制保持在DCS系统控制的模式，该模式下，就地PLC控制柜不参与阀门控制，同时PLC控制柜无火警阀的连锁控制。查看DCS控制系统中该ESD开、关指令及分亏曲线，事件发生前后，DCS系统未发关闭指令。结合PLC柜逻辑与DCS控制系统曲线及事件记录，排除控制系统联锁及控制面板误操作的可能性。

（2）气源丢失

查看DCS控制系统中调压站仪用空气管压力曲线，事件发生前后，调压站火警阀说用仪用空气罐内压缩空气压正常，保持在0.73MPa左右，故排除火警阀气源丢失的可能性。

（3）电磁阀故障

该ESD配有两个电磁阀SV1和SV2，双电磁阀同事故障将导致该ESD关断，单个电磁阀故障不会导致其关闭。两个电磁阀同事出现故障的可能性极小，且燃机跳闸后，就地确认未发生火情，该ESD可正常开、关，故排除ESD所配的电磁阀故障的可能性。

（4）电源切换瞬间失电

查看就地PLC控制图纸，PLC控制柜的供电线路包含UPS主路及两只接触器组成的旁路，当UPS断开时，切换接触器的旁路进行供电。该ESD所用双电磁阀为24V直流，由于直流电源在，24V电源不会丢失，同事直流电源内部有较大电容。电压波动时，24V电源能工继续维持一段时间，由此可见，正常的电源切换不会导致电磁阀失电，故排除电源切换瞬间失电的可能性。

（5）电压波动或母线电源电压波动

天然气调压站一号配电柜设计有调压照明、控制电源等：

图1一号配电柜馈线图

一号配电柜的1Q7是控制电源总断路器，合上1Q7将220VAC控制电源送至二号配电柜。在二号配电柜内装有UPS电源和DC24V直流电源，并设计了电源切换回路。一号控制柜、二号控制柜、流量计算机柜等控制电源220VAC和24VDC均由二号配电柜分别送出。该ESD的控制回路安装在一号控制柜中，详见图1：

图2中4T4/2和4T4/15段子接线是DC24V控制电源，4Q5/2和4Q5/4端子接线是220VAC控制电源。同时经查证，ESD故障期间有两名检修人员在一号配电柜进行照明电源故障的缺陷确认，检查对象为照明电源开关1Q3下游的时间继电器，造成供电电源电压波动。故障期间，出现控制电源220VAC出现低电压情况，造成该ESD紧急关断回路（注：EPB和R4回路）中的220VAC电压波动。该ESD紧急关断回路中的EPB按钮安装在电厂集控室，交流回路电缆较长距离产生的电压降，继电器R4出现了低电压和线圈磁力不足，引起继电器R4出头5和9断开，是的两个控制电磁阀SV1、SV2失电导致该SED关闭。

图2天然气调压站火警阀控制及紧急关断接线图

3结论及建议

基于以上分析，此次天然气调压站入口火警阀引发燃机跳闸事件是火警阀接线线路中紧急关断回路继电器R4出现低电压，电压波动导致双电磁阀同时失电，最终导致火警阀关闭，燃机因供气压力低而跳闸。建议在机组运行期间，提高相关设备的管理，严格执行工作票、操作票制度，以免再次发生误动作跳机事件。

论文作者:李昊燃

论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期

论文发表时间:2020/3/16

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