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2008 年度江苏电网并网机组发电设备可靠性分析 黄 磊 孙和泰 何育生 （江苏方天电力技术有限公司 江苏 南京 211102） 【摘 要】以江苏电网并网发电机组 2008 年异常停机事件的调查和统计为基础，从机组容量分布、专业种类、事 件起因、季节环境等多个角度，对设备故障和异常停运事件进行了分类分析，就减少机组异常停运事件提出相应的 预防措施：加强机组试运行期间的故障统计和原因分析，掌握安装和调试过程中的故障隐患点；大功率变频器改造 前要做好选型工作，掌握常规的检修和维护技术，及时消缺；夏日雨季和严寒冬季到来前应细查严管，做好防雨、 防冻、防雷等措施，为提高发电设备的运行可靠性提供借鉴。 【关键词】江苏电网 发电设备 可靠性 停机事件 中图分类号：tm621 文献标识码：b 文章编号：1004- 9649（2009）06- 0000- 00 通过发电设备的可靠性分析，可以统计发电机组安全性、可用率和经济性等指标，研究事故的 发生规律，摸索各事件之间的内在联系，寻找电力设备薄弱环节和高故障率的发生点，以便有针对 性地制定预防措施，有效减少发电机组的异常停运次数，提高设备健康寿命和发电企业安全生产管 理水平。本文通过对江苏电网 160 台机组 2008 年的异常停机事件进行过程调查、现场测试和试验， 在掌握了现场实际情况的基础上，从多个角度对设备故障和异常停运事件进行了分类分析，并就减 少机组异常停运事件提出了相应的预防措施。目前，许多措施已经落实到生产现场，取得了明显成 效。 1 异常停机事件分类统计分析 1.1 按装机容量分类 2008 年由各类原因引起的异常停机事件平均为 1.54 次/（台a） 。按装机容量划分：135mw 及以下容量等级机组 0.64 次（台a） ；200mw 容量等级机组 1.29 次/（台a） ；300mw 容量等级 机组（包括 350mw 燃煤机组和 390mw 燃气机组）1.87 次/（台a） ；600mw 及以上容量等级机 组（包括核电机组）2.89 次/（台a） 。数据表明，600mw 等级及以上容量机组所发生的异常停机 次数明显超出平均次数，其原因分析如下： （1）大机组大多处在寿命周期的早期故障阶段。江苏省目前 27 台 600mw 等级及以上容量的 机组中，除了 2 台建于 20 世纪 90 年代末以外，其他都是近年所建，机组故障率处于故障率浴盆曲 线的盆沿区，故障频起，事故高发，尤其是新投产的超超临界机组锅炉是国产超超临界锅炉的第 1 批次产品，结构上存在不少缺陷，运行经验也不足，故障率进入盆底低区域的稳定生产阶段前，需 经一段时间的缺陷暴露、检修消缺和运行磨合。 （2） 直吹式燃烧方式对燃料要求更高。 大机组普遍采用直吹式燃烧， 对燃料质量波动比较敏感。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 我国电煤短缺历时已久，而 2008 年年初罕见的冰雪天气使矛盾极端地暴露出来, 煤量和煤质陡降， 大量低热值、 高灰分、 高硫分的燃煤甚至泥煤进入电厂， 给大机组锅炉安全运行造成威胁， 2008 年， 因燃烧不稳、炉膛结焦、四管磨损、灰渣集积以及原煤仓堵塞等导致火电机组异常停运事件频频发 生。 （3）大机组系统的复杂程度增加了故障发生概率。随着机组容量的增加，发电设备各子系统的 复杂程度也大大增加。系统越复杂，故障点越多，事故发生率也就越高。此外，热控系统设计的完 善性、热控设备的可靠性、控制逻辑的条件合理性、保护信号的取信方式和配置、保护联锁信号定 值及延时时间设置的正确性、系统的安装调试和检修维护质量等都还存在不尽如人意之处，也是故 障发生概率高的一个原因。 1.2 按事件起因分类 江苏电网 2008 年异常停机按事件起因可分为金属材料、燃煤、发电设备（包括锅炉、汽轮机、 电气和热控设备） 、运行操作、检修维护和其他。各类事件所占的比例如下：金属材料为 29.3%；燃 煤为 16.7%；锅炉设备为 6.5%；汽轮机设备为 11.4%；电气设备为 15.0%；热控设备为 10.2%； 运行操作为 2.8%；检修维护为 1.2%；其他为 6.9%。2008 年与 2007 年异常停机事件起因分布的 比较见图 1。 32 72 14 41 29 16 48 28 33 37 26 25 10 27 0 10 20 30 40 50 60 70 80 异常停机次数 金 属 材 料 燃 煤 锅 炉 设 备 汽 机 设 备 电 气 设 备 热 控 设 备 其 他 2007年 2008年 图 1 2007、2008 年异常停机事件起因分布比较 图 1 表明，金属材料（失效） 、燃煤、电气设备故障和“其他”4 类起因在 2008 年度呈上升趋 势，现分析如下。 （1）金属材料失效和燃煤短缺因素成倍增加：2008 年异常停机事件中，金属材料失效和燃煤 短缺 2 项因素之和是 2007 年的 2.45 倍，而金属材料失效与燃煤短缺又有着必然联系。2009 年江 苏省发电机组降低非计划停运工作重点从这 2 个方面着手，在加大锅炉防磨防爆工作力度的同时， 全力以赴做好电煤采购、保质、储备工作，减少因煤质差而引起的四管泄漏，避免因缺煤而停机停 产。 （2） 电气设备故障引起的异常停机次数有所增加： 电气设备包括电气一次高压设备、 继电保护、 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 励磁系统和主要辅机大功率变频器等。2008 年，电气设备总体运行安全稳定，引起异常停机有所增 加的原因主要是大功率变频器的故障由 2007 年的 1 起大幅上升到 9 起，应引起各电厂高度关注。 （3） “其他”起因次数有很大增加：2008 年前 3 个季度燃料市场持续恶化，有部分机组可能因 “无米下锅”而被迫“异常停机” ，填写异常事件报表时将其作为“其他”起因填报。其他起因还包 括一些真正的起因未能暴露和不能确认的异常停机事件。 1.3 按异常停机事件发生的季节分类 图 2 为 2007、2008 年异常停机事件按月份统计，比较这 2 年发电机组异常停机事件所发生的 月份，可见夏季用电高峰到来时发生的异常停机事件最多，严冬季节发生的异常停机事件次之，春 季和秋季机组跳闸次数相对较少。 17 25 12 17 15 21 13 11 26 27 19 20 33 48 22 24 5 18 9 16 11 7 10 12 0 10 20 30 40 50 60 异常停机次数 一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月 十二月 2007年 2008年 图 2 2007、2008 年异常停机事件按月份统计 经统计， 2008 年直接由于天气原因导致的异常停机事件达 13 次， 其中大雨引起燃煤受潮堵塞、 电气设备短路等 7 次；气温骤降引起仪表管道受冻，误发跳机信号等事件 4 次；恶劣天气造成污闪 引起跳机 1 次；雷击损毁电厂现场热控仪器仪表 1 次。 2 提高发电设备可靠性的建议 2.1 加强技术管理与监督，减少大机组异常停机事件 大机组的运行可靠性直接影响电网的稳定性。为减少大机组异常停机次数，可靠的设备与控制 逻辑是先决条件，正常的检修和维护是基础，有效的技术管理和监督是保证1。为此，应做好机组 运行、检修、维护和管理的全方位监督工作。 （1）设计、制造上的缺陷及产品本身的质量问题在机组试运行期间，尤其是刚投入生产运行的 初期阶段难以避免，应做好故障统计和原因分析工作。建立完备的异常数据库系统，收集基础数据， 找出规律，并举一反三地排查机组中的隐患，及时解决基建期间的遗留问题。同时，这些数据的积 累对今后机组进入稳定运行后的检修维护、快速准确地进行故障诊断等都有重要作用。 （2）对于安装工艺和安装质量上存在的问题，应加强基建过程的技术监督管理工作，加强与基 建部门的联系，在促进安装质量提高的同时，应熟悉和掌握各专业技术上存在的可能隐患点。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 （3） 应加强运行检修人员的操作和技能培训， 熟悉、 掌握被控对象特性， 了解设备的性能指标、 使用环境，研究操作方法，提高业务熟练程度，减少操作的盲目性，避免误操作。 （4）切实做好发电设备安全评价工作，对生产设备的安全状况进行全面地监测与评估，及时进 行整改，使机组早日脱离故障率曲线的盆沿，进入盆底低故障率区域运行。 （5）在发电设备的二次控制系统中，选用集成度高的设备，减少容易被氧化的插座引脚等插卡 插件、过渡端子排、电缆的中间接点等。改善系统的安全可靠性。 （6）优化控制策略，满足大机组复杂对象的控制要求。目前电厂的调节仍以经典控制理论为基 础，应定期辨识被控对象的特征值，不断提高前馈控制精度，力争将偏差抑制在偏差出现之前2。 对于大机组局部大惯性、大延时的被控对象，可采用自适应控制、模糊控制等现代控制技术，使机 组的运行参数稳态时控制在允许波动范围内，异常状态下也能满足机组安全运行的要求。 2.2 提高大功率变频器的运行可靠性 在国家节能降耗政策的大环境下，为了降低大电机耗电率，发电机组的主要辅机进行大功率变 频器改造成为热点。但由于变频器种类繁多、设计标准不统一，运行后质量不够稳定，增加了机组 安全经济运行的隐患，在此建议： （1）进行大功率变频器改造前，首先要对产品的质量和可靠性进行充分调研，做好选型工作； （2）变频器控制装置的安装环境要满足变频器安全稳定运行对环境的要求； （3）改造过程中要同时掌握常规检修和维护技术，运行中及时消缺； （4）建议采用工频备用控制回路，在变频器因故障跳闸时自动切回工频控制，以减少因变频器 故障发生的异常停机事件； （5）开展主、重要辅机大功率变频器设备标准化工作，使变频器的设计、安装调试、运行操作、 设备消缺、检修工艺规范化、标准化。 2.3 做好季节性防异常停机措施 针对季节变化对机组运行可靠性的影响，提出做好季节性防异常停机措施如下： （1）防雨：大雨季节是机组故障易发时段，在做好防汛排涝准备工作、落实汛期应急抢险预案 的同时，电厂还应疏理漏洞，在多方面加强管理。 大雨季节，燃煤中含水量增加，黏结性增强，导致原煤仓堵塞，锅炉断煤，这对直吹式制粉系 统锅炉运行影响很大，易发生炉膛燃烧不稳甚至熄火，因此减少连续雨天时的堵煤故障是一个值得 关注的问题。除安装干煤棚和合适的防堵塞疏通装置外，应加强燃煤管理，防止泥煤、带纤维杂物 等易发生堵塞煤种入场。 对循环水泵房旋转滤网、二次滤网及其前后压差表、冲洗泵、排污泵、紧急排水泵及相应的二 次控制回路应定时进行检查、试验，保证安全可靠、随时可用。 电气和热控方面要认真全面检查带电设备的密封防水性能，如就地控制柜和端子箱、现场测量 设备和控制装置、仪表管线和电缆进出口等，要确保密封设备或器件的有效、可靠，防止电气设备 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 进水、漏水和渗水。 （2）防冻：为防止冬季气温骤冷，仪表管道受冻误发跳机信号，冬季来临前应进行如下全面检 查：采用常规保温材料的仪表仪器，确认保温材料符合要求，全程保温完好，无脱落、漏保（如一 次门） 、雨水浸入保温材料造成无保温效果的管段。采用电伴热保温系统，确认电源电压，电源保险 丝容量可靠，电热带无折断、开路或被管道内介质高温熏烫烧坏现象，并经通电试验保温效果良好； 对于蒸汽伴热系统，确认伴热蒸汽管疏水器疏水正常，否则要及时查明原因，同时要防止过度加热 发生汽化，导压管内出现汽液两相而引起测量误差。 （3）防污闪：酸雨、扬尘、大雾等天气较多的地区，在大雾又维持小雨的高湿天气及结露条件 下，绝缘子性能将大大降低，容易造成污闪跳闸，这些地区应注意：及时清除高压绝缘子上的污秽 层，恶劣天气高发时段可在瓷瓶上涂刷憎水涂料；加强严重污秽区域的盐密和灰密测量工作；采用 绝缘子泄漏电流在线监测装置，及时校正绝缘子有效爬电比距，以防止污闪跳闸停电事故。 （4）防雷击：江苏地处东部地区，临海沿江，雷电活动频繁。高压设备受雷击跳闸的原因是由 于避雷线保护角较大和绝缘子的绝缘强度较低等。为了防止电力设备遭受雷击，对于高压系统，减 小避雷线保护角、加装侧向避雷针等可提高防绕击性能，增加复合绝缘子长度等可提高绕击和反击 耐雷水平，出线安装线路避雷器可避免重复雷击造成开关击穿事故；对于热控二次系统，要保证现 场设备（如变送器、执行机构、压力开关等）的壳体、屏蔽电缆、走线槽等接地安全可靠，接触电 阻满足规定要求。对分散控制系统内不同性质的接地，如电源地、逻辑地、机柜浮空后接地等应严 格按照生产厂家说明书要求连接。定期检测接地排的接地电阻，确保其接地性能稳定可靠，以减少 雷电对热控系统的袭击。 2.4 不放过原因不明事件 对于那些真正起因未能暴露和原因不能确认的异常停机事件，要坚持“未查明原因不放过”原 则，让安全隐患真正暴露出来，进而从根本上及时、彻底地消除设备缺陷，排除安全隐患。要防止 对事件原因进行猜测估计和侥幸心理，或采取回避态度。 3 结语 发电设备可靠性分析结论的准确性和反事故措施的有效性，取决于对每个已发生事件调查分析 的真实性、完整性、及时性。因此，一旦异常停机事件发生，除各发电企业应按相关规定2如实、 完整、及时地填报异常停机事件及原因外，相关专业人员应及时深入地调查原因并进行分析。对较 大的设备故障和事故，或原因不能确定的异常停运，应赶赴现场直接参与事故查找、分析、讨论， 指导现场试验并提出相应的处理意见、防范对策