600Mw机组汽包水位低住保护动作停炉事件分析

1事件经过

某电厂型号N600-16.7/538/538的600Mw机组汽轮机为亚临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽凝汽式汽轮机。机组配有2台50%容量的汽动给水泵、1台30%容量的电动给水泵。2019年7月3日,汽轮机组因汽包水位低低保护动作而停运,事件发生前机组负荷492.7Mw,给水流量1610t/h,B汽动给水泵低调阀指令为90%。

20:23:25,B小机高调阀开度指令为9%,高调阀突然开始迅速增大,同时B小机转速开始升高,A小机转速开始降低,机组给水流量为1624t/h,且开始升高,汽包水位为-10mm。

20:25:40,B小机高调阀开度指令为9%,高调阀开大至19%,B小机转速增大至5860r/min,A小机转速降低至3614r/min,机组给水流量升高至1867t/h,汽包水位为99mm。

20:26:15,B小机转速为5980r/min,机械超速保护动作并跳闸,机组给水流量开始迅速降低,A小机转速为3614r/min,汽包水位为92mm。

20:26:27,机组退出AGC方式运行,进入阀位手动方式。

20:26:28,4号机组电动给水泵联锁启动,勺管开度由28%迅速开启,机组给水流量降至345t/h,A小机转速为3606r/min,汽包水位为-1mm。

20:28:30,机组负荷为516Mw,勺管开度增至78%,机组给水流量增至428t/h,A小机转速为3882r/min,汽包水位为-456mm。

20:28:48,机组给水流量增至548t/h,锅炉MFT主保护项"汽包水位低低"延时5s,保护正确动作。

20:28:50,联锁跳闸汽轮机。

2检查情况

2.1逻辑检查

2.1.1汽包水位低低保护

触发条件:汽包水位低于-480mm,延时5s,汽包水位低低保护动作。

实际保护定值为-480mm,延时时间为5s,定值正确,事件发生时热工MFT保护动作正确。

2.1.2小机高调阀和低调阀指令逻辑

在MEH中,由小机目标转速和实际转速进行PI闭合运算形成小机综合阀位指令,该综合阀位指令调整范围为0%～200%,综合阀位指令经过流量特性曲线分配形成小机低调阀控制指令,综合阀位指令经过流量特性曲线分配并加上运行人员手操偏置值形成小机高调阀控制指令,如表1所示。

2.1.3汽动给水泵再循环调节阀控制逻辑

汽泵再循环调节阀投入自动模式后,调节汽泵入口流量。本次事件过程中,B汽泵再循环调节阀自动调节逻辑能够及时正确控制。

超驰打开逻辑:当汽泵出口压力低于-1MPa时,汽泵再循环调节阀超驰打开到100%。该超驰打开控制逻辑不合理,应设置汽泵入口给水流量低于一定值时,超驰打开到100%。2.2热工DCS系统事件记录

调取主机DCS系统事件记录,4号机组锅炉于2019-07-03T20:28:48跳闸,跳闸原因显示为"汽包水位低低"。

2.3事件发生前B小机高调阀操作记录

调取事件发生前B小机高调阀操作记录、操作运行曲线。在20:05:15一20:25:40期间,运行人员缓慢手动增加B小机高调阀指令偏置值,高调阀指令由0%逐步增加到9%:20:23:25时,高调阀迅速由5.7%开大到19%。

2.4事件发生前B小机高调阀伺服阀特性曲线

事件发生前,B小机高调阀伺服阀的特性较差,阀位指令与阀位反馈偏差大,并且伺服阀线圈电压值频繁波动。

2.5B小机高调阀伺服阀更换后的特性曲线

B小机高调阀伺服阀更换后特性明显提升,阀位反馈能够很好地跟踪阀位指令,并且伺服阀线圈电压值比较平稳。

3原因分析

（1）机组跳闸原因:汽包水位低低保护动作。

（2）汽包水位低低动作原因:由于B小机高调阀的伺服阀故障,操作过程中,B给水泵汽轮机高调阀反馈未响应指令,跟踪不及时,造成B小机高调阀迅速开大,造成B小机机械超速保护动作。B小机跳闸后,电泵备用联启成功,运行人员手动控制A小机转速和电泵勺管,进行汽包水位调整。该过程中手动降负荷不及时,造成汽包水位快速下降到保护跳闸值。

（3）B小机高调阀伺服阀故障原因:B给水泵汽轮机高调阀在2019年4月机组小修过程中,分别对阀杆进行更换,对伺服阀进行返厂检修。事故发生后针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暴露的问题

(1）运行人员在事故状态下的事故预想及应急处置能力存在不足。B给水泵汽轮机高调阀反馈未响应指令时,未及时做出事故预判,2min内连续8次增加高调门开度指令,对阀门异常情况下可能产生的事故后果预想不足:B给水泵汽轮机高调阀开度突然增加后,运行人员对两台小汽轮机的转速控制不及时,B给水泵汽轮机超速跳闸后也未及时提升A给水泵汽轮机转速,应急处置能力不足,进而造成汽包水位无法控制,机组跳闸。

(2）机组不具备自动RB功能,主要原因是目前电厂RB整体逻辑不正确,需要重新设计调试。

5结语

本次停炉的直接原因是B小机高压进汽阀的伺服阀故障,造成B汽动给水泵跳闸。机组重要辅机故障后,机组RB自动降负荷控制逻辑不完善,RB功能不能投入。针对汽包水位低低保护动作,造成锅炉停运,提出以下建议:

(1）加强运行人员培训,规范运行操作管理,在操作过程中发现异常要及时汇报处理,待正常后再进行下一步操作。定期开展反事故演练,强化运行操作技能,尤其要提升运行人员的事故判断能力和应急处置能力。

(2）做好汽轮机调节控制系统设备的检修和维护工作。在检修过程中,严格控制对重要部件修复厂家资质和业绩的审核,提高伺服阀等重要部件的检修质量。

(3）针对本次出现的问题,如在机组小修中对相关部件(如阀杆、伺服阀等）进行了维护,机组启动前应进行小汽轮机调阀的拉阀试验,严格按照要求进行质量验收。

(4）完善机组RB控制逻辑并进行相关动态试验。