锅炉电动门盘柜电源及热机保护改造

锅炉电动门盘柜电源及热机保护改锅炉电动门盘柜电源及热机保护改 造造 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 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