锅炉电动门盘柜电源热机保护改造之相关制度和职责，浑江发电公司两台QFSN-300-2型300MW机组于2007年投入运行,2号发电机组于2009年末至2010年初先后三次发生因锅炉电动门盘柜失电造成锅炉灭火,机组跳闸事件,给安全生产带来严重威胁,事件暴露出...
浑江发电公司两台QFSN-300-2型300MW机组于2007年投入运行,2号发电机组于2009年末至2010年初先后三次发生因锅炉电动门盘柜失电造成锅炉灭火,机组跳闸事件,给安全生产带来严重威胁,事件暴露出电动门盘柜电源存在元件质量差、回路设计不合理及热机保护不配套等问题,经专业人员认真检查测试,反复研究试验,并咨询设计院及设备厂家,对电动门盘柜电源及热机保护进行了可行性技术改造,截止2011年末已运行近一年时间,没有出现任何故障现象,运行状态良好。
一、问题剖析
(一)故障事件描述
浑江发电公司1、2号机组电动门锅炉盘柜的电源切换装置由西安航天自动化股份有限公司生产STQ-140型,电源切换装置系统两侧由下而上分别是两路电源的空气开关HF1、HF2和接触器C1、C2,中间上部为电源切换板。(详见附图1)
附图1? 电源切换装置内部结构图
锅炉电动门盘柜所带负荷有炉电动门电源、一次风电动挡板执行器电源和油枪控制柜电源等,共300多路负荷,靠两路电源供电,一路工作、一路备用,通过电源切换装置进行自动切换。
锅炉电动门盘柜电源1取自380V厂用段,空开HF1投入、接触器C1联动投入,处在正常运行状态;电源2取自380V保安段,空开HF2投入、接触器C2断开,处在联动备用状态。(详见附图2)
附图2? 电动门盘柜电源一次接线示意图
电源切换装置面板上部有4个指示灯,左边2个分别是电源1“投入”、“工作”指示灯,右边2个分别电源2“投入”、“工作”指示灯,下面有2个开关操作把手,左边为空开HF1手操,右边为空开HF2手操。面板状态为正常运行状态。(详见附图3)
附图3? 电源切换装置控制面板分布图
2009年10月11日和11月10日先后两次机组跳闸,事件均发生在机组正常运行中,锅炉电动门盘柜电源1跳闸、电源2未联动, DCS画面显示所有一次风挡板位置反馈变为坏质量点,所有给粉机跳闸,MFT动作(跳闸首出:炉膛灭火跳闸),2号机组跳闸。(详见附图4)
附图4? 一次风挡板执行器失电机组跳闸逻辑原理图
就地检查锅炉电动门盘柜发现,电源1、电源2的空开HF1、HF2在合闸良好状态(电源1、电源2“输入”灯均亮),接触器C1、C2在跳闸状态(电源1、电源2“工作”灯均灭),母线电压表无指示。经现场检查分析确认:HF1在合位、C1跳闸;HF2在合位、C2未联动。运行人员手动将HF1切开后,C2联动成功(电源2“工作”灯亮),母线电压表显示正常。
第一次故障发生后,专业人员外观检查没有发现明显故障现象,由于电源切换装置是一个封闭式控制箱,故障后已手动切换到另一路运行,无法立即开箱检查,利用机组停备机会将装置打开(详见附图1),发现电源切换板一管脚虚焊。
第二次故障发生后检查发现接触器C1运行中异常脱扣,该接触器为天水213机床电器厂产品CJX4-225F型,经测试并且联系电源切换装置厂家确认,故障原因是由于C1运行中脱扣跳闸,造成电源1丧失,而C2投入的条件是电压继电器检测出电源1失压(或降低到动作值)、电源2电压正常。经回路检查发现电压检测继电器U1接到了空开HF1与接触器C1之间,当C1断开时,由于HF1在投入良好状态,U1电压正常,故C2不动作,不能切换到电源2运行,即在上级电源正常而接触器本身故障跳闸情况下,备用电源不能进行自动切换。(详见附图5)
附图5? 电压切换继电器保护接线图
2010年1月8日的锅炉灭火事件发生在锅炉点火后的升压过程中,电气专业更换接触器C1后,运行人员按规定采用瞬间停电法将2号炉电动门盘柜电源2倒至电源1运行时,电源切换装置显示正常,切换前后锅炉电动门盘柜运行正常,但2号炉所有投运的油枪全部退出,锅炉灭火。事件发生后,经过试验分析,确认事件原因为:油枪系统是按照电源消失自动跳油燃烧器设计的,而锅炉电动门盘柜电源切换是按顺停切换法设计的。因此,在锅炉点火后电源切换的瞬间,油枪控制回路瞬间失电,导致控制柜内由中间继电器保持的油枪进到位、油角阀开到位信号消失,触发油燃烧器跳闸逻辑,油枪退出,入炉燃料中断,锅炉灭火。(详见附图6)
附图6? 燃油中断锅炉灭火逻辑图
(二)存在问题
1、电源切换装置存在制造质量问题;
2、接触器性能不稳定;
3、电压检测信号取点存在死角,回路设计不合理;
4、工作电源与备用电源组装在1个封闭式控制箱内,一路运行时,无法对另一路进行检查维护,设计结构不合理;
5、一次回路元件多,接线复杂,增加了故障几率;
6、设备厂家技术封锁,不供给图纸资料,没有技术培训;;
7、一次风挡板关闭联跳给粉机的保护逻辑设计不合理。
8、油枪控制回路设计不合理,未考虑可能存在的电源切换过程。
二、技术改造
(一)电动门盘柜电源改造
1、改造的必要性:
(1)电源切换板故障或接触器本身故障造成运行电源跳闸,备用电源不能可靠联动,造成机组跳闸,回路设计存在严重安全隐患,应进行改造;
(2)主要元件故障频率高,应进行更换;
(3)300MW机组相同的电动门盘柜电源共计6套(每台机组炉侧1套,机侧2套),隐患影响面广,应及时进行改造。
2、改造总体思路:
(1)选购性能稳定,可靠性高、厂家售后服务好,信誉程度高的元件;
(2)电压采集点取自电动门盘柜母线上;
(3)简化回路。
3、改造方案:
(1)利用原空开HF1、HF2元件;
(2)更换接触器C1、C2元件,选择性能稳定、可靠性高的日本富士SC-N10型的优质产品,(共12块);
(3)取消电源切换板;
(4)取消利用U1(U2)判定C2(C1)联投条件,增设利用C1(C2)闭接点判定C2 (C1)联投条件;
(5)在负荷母线上增加缺相保护器QXB;
(6)保留电源切换装置面板上的4个指示灯和2个开关操作把手及功能,加长面板上的元件连线,保证在运行中能正常开箱检查,将封闭式控制箱改成可开启式;
(7)新增C1、C2、QXB辅助接点进DCS系统。
按照改造方案改造后,两路电源一路运行,另一路备用,当运行电源接触器因上级电源失压跳闸或因接触器本身故障跳闸后,其常闭辅助接点瞬时闭合,迅速联动备用电源,确保备用电源迅速联动可靠投入。电源指示及断相保护进DCS并报警。(详见附图7)
附图7? 电动门盘柜电源改造后原理接线图
4、改造过程:
(1)元件、材料准备齐全;
(2)拆除取消的元件及配线;
(3)检验、测试待组装元件合格,待更换接触器动作电压测试合格,线圈电阻及绝缘电阻测试合格;
(4)将准备好的元件、配线及辅助材料进行组装;
(5)标注、标记及配备标志牌,改造后达到标识齐全;
(6)测试两路电源联动切换时间为50ms左右。
(7)整体传动试验合格;
(8)投入试运行。
2010年1月27日,利用停机机会,完成对1号炉电动门盘柜电源改造,投入运行良好; 2月8日,利用停机机会,完成对2号炉电动门盘柜电源改造,投入运行良好;剩余1、2号机电动门盘柜的4套电源回路利用停机机会,至7月21日已全部改造完成,投入运行良好。
5、改造效果:
改造后,联动回路简单、可靠、方便日常设备检查维护,同时也有效避免了原设备系统存在不足给安全生产带来的隐患。
(二)一次风挡板关闭联跳给粉机保护系统改造
1、改造的必要性:
改造前,一次风挡板执行器失电后,风门仍处在正常开位状态,锅炉燃料量、风量仍处在平衡状态,只是一次风挡板暂时不能进行调整,待电源恢复后,一次风挡板即可恢复正常操作,但此时控制逻辑却触发给粉机跳闸,导致入炉燃料中断,MFT动作。属于给粉机跳闸保护逻辑设计缺陷,已严重威胁机组安全运行,应进行改造。
2、改造总体思路:
利用一次风挡板执行器的模拟量位置反馈信号,开关量位置反馈信号和给粉机运行信号建立逻辑关系,完善给粉机跳闸保护逻辑。
3、改造方案:
(1)取一次风挡板执行器的模拟量位置反馈信号;
(2)取一次风挡板执行器的开关量位置反馈信号;
(3)取给粉机运行状态量;
由以上三个信号在DCS内组态实现:一次风挡板执行器的模拟量位置反馈小于5%、一次风挡板执行器关信号(开关量信号)来、给粉机运行信号,三者 “与”逻辑成立时,跳闸给粉机。
4、改造过程:
2010年2月份,两次利用停机机会,热控专业完成了1、2号炉共计32套一次风挡板关闭联跳给粉机保护的改造,试验合格后,投入运行。
5、改造效果:
通过改造,完善了给粉机跳闸保护逻辑,有效防止保护系统误动作,提高了系统的可靠性,取得了预期效果。
(三)油枪控制回路失电延时跳闸油燃烧器改造
1、改造的必要性:
改造前,由于油枪控制回路存在设计缺陷,在机组运行过程中,若发生油枪系统控制电源切换,将导致所有投运油枪退出,严重威胁锅炉运行安全。
2、改造总体思路:
在油枪控制回路内增加延时,使油枪系统在瞬间失电时(电源切换顺停时间为50ms左右),用于跳闸油燃烧器的各开关量状态保持1秒,若1秒后系统仍然失电,则触发油燃烧器跳闸逻辑。
3、改造方案:
在油枪顺控启逻辑内油角阀开到位信号后加1秒反向延时;在油枪顺控停逻辑内油枪进到位信号后加1秒正向延时。
改造后,油枪系统电源中断时,延时跳开油燃烧器,若在延时时间内电源恢复,则油燃烧器正常运行。(详见附图8)
附图8 油枪控制电源失电延时跳闸油燃烧器逻辑图
4、改造过程:
2010年1月27至31日,热控专业完成两台炉24套油枪控制回路失电延时跳闸油燃烧器改造,试验良好后,投入运行。
5、改造效果:
通过改造,有效防止了电压波动及电源顺停联动所造成的保护误动作,提高了油燃烧器运行的可靠性,取得了预期效果。
三、结论
对两台300MW机组的机、炉共6套电动门盘柜电源回路、32套一次风挡板关闭联跳给粉机保护回路、24套油枪控制回路进行技术改造,至2010年末,没有发生任何故障,至今仍处在正常运行状态。
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