新建机组控制系统故障原因分析与处理.pdf

1 新建机组控制系统故障原因分析与处理 刘一福 1 何小新2 1.安徽省电力科学研究院，安徽 合肥 230022； 2.安庆皖江发电有限责任公司, 安徽 安庆 246008 摘 要：文中列举了安徽电网部分新建机组在试生产运行期间发生的几起热控保护动作案例。通过对这些保护动作 过程和原因的分析，揭示了热工控制系统在技术和管理中可能存在的障碍和安全隐患，文中还提出了相关防范措施， 指出正确地实施这些措施，可以很好的防止热控保护系统的误动作和类似情况的重复发生。 关键词：热工控制系统 故障原因 故障分析 处理 建议 为提高电力生产的自动化水平，安徽电网内大型发电机组已全部采用分散控制系统（dcs）来 进行控制。由于各种原因，部分新建机组在试生产运行期间发生多起热控保护动作事件，影响了发 电厂和电网的安全经济运行。从这些事故的原因来分析，大部分应该是可以避免的。本文列举了几 起热控保护动作案例，通过对这些保护动作过程和原因的分析，揭示了热工控制系统技术及管理中 可能存在的障碍和安全隐患，举一反三，制定出防范措施，并正确地实施，可以很好地防止热控保 护系统误动作的重复发生。 1 某厂 1 号炉因失去一次风致使主燃料跳闸 3 月 29 日 08:45:26，某发电厂 1 号炉因误操作引发一次风失去，导致锅炉主燃料跳闸(以下简 称 mft)。 1.1 事件经过 1 号机（300mw）负荷 240mw，a、b、c、d 磨煤机运行，协调控制（以下称 ccs）方式。 08:45:00，1 号炉负压降低，值班人员紧急投 ab 层油枪未着火；08:45:26，1 号炉 mft，首出原因 “一次风失去” 。 1.2 原因分析 因 2 号炉 a、b 一次风机机壳内部、冷一次风风道内部需要检查，运行人员将 2 号炉 a、b 一 次风机停电，出口风门挡板调至全开状态，切断电源，并挂“有人工作，禁止操作”标示牌。 08:40:00，2 号炉在 lcd 上将 2 号炉 a 、b 一次风机出口挡板全开后，命令 2 号机组锅炉值班 员去 2 号炉电子间将 2 号炉 a 、b 一次风机出口挡板停电。锅炉值班员在执行任务时进入 1 号炉电 子间，将正在运行的 1 号炉 a b 一次风机入口导叶停电，当其停完电走出 1 号炉电子间后意识到 走错地方停错电，随即返回把 1 号炉 a 、b 一次风机导叶电源送上，1 号炉 a、b 一次风机入口导 叶恢复供电后，因 dcs 卡件软件设计不合理，在送电后不能保持原状态，误发信号使其关闭，a 一 次风机入口导叶关至 0， b一次风机入口导叶关至 24时， 造成一次风压与炉膛差压低， 锅炉mft。 1.3 暴露的问题 （1）该事件为误操作直接所致，不仅走错位置而且还错断断路器，是事故的直接诱因。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 2 （2）dcs 制造厂提供的 dcs 卡件软件设计不合理，重新送电后误发信号使一次风机入口导叶 关闭，是造成锅炉 mft 的直接原因。 1.4 防范措施 （1）设备停送电应严格执行停送电联系制度和操作监护制度，停送电之前要认真核对设备编号 与名称。 （2）dcs 制造厂应解决所有执行机构重新恢复送电后自动关闭问题，同时热控检修部门应全 面检查其它热工热控自动化系统类似的卡件和执行机构是否存在类似的可能跳机的情况。 2 某厂 2 号炉虚假风量低跳炉 2.1 事件经过 6 月 9 日， 某发电厂 2 号机组 （300mw） 运行在协调控制 ccs 方式， 负荷为 280mw， 13:1:00， “风量30”报警，2 号机组突然跳机，发电机跳闸。mft 首出为“风量低” 。 2.2 原因 （1）dcs（上仪 maxdna）系统 function 原子块设计存在缺陷，是此次事故的主要原因。 检查 a、b 送风机动叶开到 100，a、b 侧二次风量指示到 0。调出历史趋势画面为靠背管 测点风量突然由 402 t/h 降低至 0 t/h，机翼测风装置测点风量正常，判断锅炉实际风量并不低，是 靠背管四个测点出现问题，导致 dcs 系统误认为锅炉风量低而跳机。 当 fungen 原子块设置 x10=x11，y10=y11 时，一旦输入大于 x11，输出就迅速变为 0。 （2）热控人员对 dcs 软件认识不够，尤其对 dcs 原子块或分子块可能出现的特殊情况没有 考虑周全，在选择修正参数时缺乏经验，没有将各种工况综合全面考虑是本次事故的另一重要原因。 2.3 防范措施及教训 （1）对事故暴露的问题进行认真整改，同时检查所有 function 功能块组态参数。 （2）热控人员应加强对 dcs 软件的认识，掌握各类功能块的功能，提高业务水平，防止类似 事件的再次发生。 3 某厂 2 号机组 ets 通讯网络故障机组跳闸 3.1 事件经过 6 月 22 日某发电厂 2 号机组负荷 300mw。10:43:37，2 号机汽轮机跳闸装置（以下称 ets） 突然动作，首出原因“eh 油压低” ，2 号汽轮机跳闸，锅炉 mft。dcs 事件记录显示：ets 系统 故障、高压抗燃油（eh）遮断、低真空遮断、电超速遮断、润滑油压遮断、ets 电源故障。 3.2 事故原因 ets 系统通讯电缆接头制作不合格（上汽厂配套电缆） ，内部发生松动，致使 cpu 与 i/o 站之 间通讯中断，主、辅 cpu 与 i/o 站单网通讯，在通讯电缆通讯故障时无法运行，是造成此次事故的 主要原因。 3.3 防范措施及教训 （1）对 ets 系统的所有通讯电缆接头重新制作，确保系统通讯正常。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 3 （2）对 ets 系统的通讯系统进行改造，单网通讯改造为双网通讯，保证当发生局部通讯不正 常时，ets 系统能正常工作。 4 某厂 2 号机组 dcs 系统分散处理单元 dpu 与 i/o 卡件通讯故障机组跳闸 4.1 事件经过 7月 30日， 某发电厂 2号机负荷 297mw， 协调处于手动方式。 由于 2号炉dcs （上仪 maxdna） 系统分散处理单元 bm02dpu 与卡件通讯有故障，送风、引风、一次风、给水控制方式均为手动， 且远方控制不正常（bm02dpu 故障时有时无） ，a 小机在“oa”方式（无法切“remote” ） ， b 小机投“remote”由炉侧手动控制，无法对上述设备进行任何操作和监视，为保证机组安全运 行，向省调申请保持机组工况稳定。17:40:00，热控人员根据 dcs 厂家建议，准备将相关信号进行 强制后，更换两个新的 di 卡件。17:44:00 炉膛压力大幅波动，a 送风机动叶由 61.8关至 0，a 引 风机静叶由 52.8关至 0，a 一次风机导叶由 79关至 40，一次风压由 9.5kpa 降至 6.87kpa， 立即投油（未果） 。17:45:00 2 号炉首出“一次风失去”mft，汽机联跳，发电机程跳逆功率保护动 作。 4.2 事故原因 dcs 系统 dpu 与 i/o 卡件通讯故障，bm02 f4 卡件背板总线上用于奇偶校验的线路开路。 4.3 防范措施及教训 (1)加强 dc 巡检工作，巡检内容中加入热控卡件及报警报表，发现异常，立即组织处理。 (2)加强 dcs 硬件和软件的学习和掌握，能够及时分析和判断故障原因和解决方案。 (3）利用停机时间检查各网络和通讯接口是否有松动或接触不良的现象，并进行相关测试工作。 (4)加强事故处理培训工作，定期开展该类事故处理演习工作。 5 某厂 1 号机组 dcs 逻辑组态不当锅炉 mft 5.1 事件经过 5 月 17 日 22:00:00，某发电厂开始进行 2 号机组辅机故障快速减负荷（以下称 rb）试验。 23:11:09 负荷稳定在 220mw，运行人员按下 rb 功能投入按钮，投入 rb。23:13:45 运行人员按照 试验方案做单台送风机跳闸 rb，手动停止 a 送风机。23:14;01 炉膛火焰丧失，2 号炉 mft。 5.2 原因分析 经检查发现，mft 首发原因是炉膛火焰丧失。而炉膛火焰丧失的原因是同时失去了 b、c 两层 粉。再次检查发现在 dpu12（该机组 dcs 系上海新华 xdps- 400）中做了 d14ndsp040 下网点， 当该点为 1 时分别跳 b 层给粉总电源； dpu13 中也做了 d14ndsp040 的下网点，当该点为 1 时分 别跳 c 层给粉总电源。 在试验前修改 rb 逻辑组态的工作中， 为了增加 rb 跳磨煤机需要在 dpu14 中增加四点开关量 点。为了跟 2 号炉组态保持一致，选取了 d14ndsp040、d14ndsp041、d14ndsp042、 d14ndsp043 四点。在修改之前先在一览里查找了这四点，发现均为红色（表示这四点未用） 。为 了进一步证实 dpu14 的这四点未用，又在 dpu14 的组态中进行了查找，证实没用后对组态进行了 修改。却没有想到被 dpu12、dpu13 通过下网点的方式引用（通过正常的工作程序无法发现） 。当 单台送风机 rb 发生后跳磨煤机， 所以该点为 1， 却导致 b、 c 层给粉机跳闸以致炉膛火焰丧失 mft。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 4 事后经过认真仔细的分析， 认为在 dpu12、 dpu13 组态中做下网点这一组态应该是 168h 试运 行期间甩负荷试验所用。 试验结束后仅仅删除了 dpu11、 dpu14 中 a、 d 层的逻辑， dpu12、 dpu13 中 b、c 层的逻辑未删除，留下了这一隐患，成为导致这次 mft 的主要原因。 5.3 暴露的问题 （1）调试期间对组态做的修改无记录，应试验要求做的临时组态在试验完成后未及时删除，也 未做任何说明和交代，留下了这一安全隐患。 （2）基建结束移交生产后，无竣工版的图纸，未对组态进行全面的检查和整理，以至于没有及 时发现这一隐患。 5.4 防范措施 （1）对 2 台机组的 dcs 组态进行全面仔细的检查和整理，删除多余和不用的组态。 （2）组态中用到的中间点和备用点，在点目录中增加中文描述，上下网点加注说明。 （3）对 dcs 系统逻辑组态的修改应做好记录备案。临时的强制、修改也应履行必要的手续， 做好记录并及时恢复。 6 结语 （1）对于以上几次事件的异动情况分析，故障可以分为控制系统硬件故障、软件缺陷及人为故 障三大类。在机组投产之初，由于设计、制造和调试人员对运行工况熟悉深度不够，总会存在一些 系统或组态上的不周之处，同时也因为运行操作人员对新机组性能特点认识不足，没能及时对事件 苗头的蛛丝马迹加以重视，导致机组多次误跳。管理制度执行力度不够，也使生产付出了代价。 在机组建成投产后，就必须尽快组织多专业人员对热工控制系统的控制、保护和自动功能逻辑 进行逐项分析确定，对一些影响运行稳定的逻辑参数需充分研究讨论其合理性，认真分析当元件出 现故障时可能引起的工况后果及对策。对于控制系统硬件故障，可以通过专业维护人员经常性检查 设备运行状态、分析硬件结构配置的合理性、外围设备控制回路及电源配置的合理性得以避免；对 控制系统软件故障，则要求专业维护人员通过对被控对象特性、控制过程及外围系统的了解，分析 控制组态是否合理，各功能模块参数设置定值是否正确，系统对识别元件损坏和设备异常的功能设 置是否完整，应及时进行修改完善。有些故障在系统运行正常情况下，表现并不明显，一旦操作不 当或控制对象受到扰动时，则会暴露成危害，所以在避免控制系统软件故障上必须做到多观察勤分 析；对人为故障，既有维护人员在对外围系统维护过程中违章作业出现的故障，也有运行人员误操 作所导致的故障，避免人为故障的方法是必须一丝不苟地执行完善的 dcs 系统管理制度和有关规 程，强化训练监盘操作技能，严格生产纪律。 （2）由于控制系统异常故障已直接影响机组和电网的安全稳定运行。dcs 制造厂应举一反三， 深入了解目前火电厂 dcs 运行中发生的问题，针对 dcs 自身的不足及硬件配置可能产生的安全隐 患，从软硬件等多方面不断完善和发展，使在用或即将使用的 dcs 软硬件具有足够的可靠性，使其 功能、性能满足电力行业规程要求。另外，dcs 制造厂应及时通报本公司 dcs 在电厂应用中出现 的故障及处理办法，避免其他电厂再次发生类似故障。 （3）由于目前电厂对试验管理认识不足和技术监督执行力度不够，相当多电厂在机组基建投产 后未能按照行业规程标准开展 dcs 在线测试工作，为机组安全运行埋下了隐患，这些隐患（问题） 在近几年出现的机组异常/非计划停运中都有所反映。对首次应用的 dcs 在投产、大修改造后认真 按照 dcs/deh 技术规范书（技术合同）和电力行业规程、标准进行全面的功能、性能测试验收， pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 5 不失为一种积极有效的预防性措施。同时要认真做好新建电厂基建热控全过程技术监督工作，在系 统设计、设备选型、技术培训、出厂验