天然气调压站设备异常处理探讨.doc

天然气调压站设备异常处理探讨华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWER天然气调压站设备异常处理探讨李俊,张添(北京太阳宫燃气热电有限公司,北京100102)摘要:对某燃气电厂3次天然气调压站内设备异常造成的燃机跳闸事件进行了分析;找出了故障原因并予以消除;提出了相应的整改和防范措施,为具有同类型设备的电厂提供经验和参考.关键词:天然气调压站;ESD阀;燃气机;增压机;跳闸中图分类号:TK323文献标识码:B文章编号:1003-9171(2009)03-004404DiscussiononTreatmentofEquipmentAbnormalinGasPressureRegulatingStationLiJun,ZhangTian(BeijingTaiyanggongGasThermalPowerCo.Ltd.,Beijing100102,China)Abstract:ThreetimesofgasturbinetrippinginBeijingTaiyanggongGasThermalPowerCo.Ltd.causedbyabnormalconditionofequipmentswereanalyzed.Reasonsoftheseaccidentswerefoundthroughanalysis.Meanwhilecorrespondingmodificationandprecautionmeasureswereproposedtogiverefereneeforpowerplantsthatequippedwiththesametypeofequipments.Keywords:gaspressureregulatingstation;ESDvalve;gasturbine;pressurizationunit;trip北京太阳宫燃气热电有限公司热电冷联供工程安装1套780MW级二拖一燃气一蒸汽联合循环机组.全厂配置为2台燃气轮发电机组,2台余热锅炉及1台供热汽轮发电机组,燃气轮机和蒸汽轮机为不同轴布置.该厂作为北京市的电源支撑点之一,承担着燃机电厂快速调峰的功能.整套机组配置1套天然气调压站,包括2台由美国Atlas公司生产的增压机和1套由大连派司公司生产的天然气场站系统.天然气场站系统包括:人口紧急切断单元,过滤单元,储罐单元,计量单元,启动锅炉单元,增压机出,入口单元.系统简图见图1.在该厂机组调试和试运行期间,曾发生过3起因天然气调压站内设备异常,造成运行中的燃机因入口天然气压力低而被迫停运或跳闸的事故.下面将这3起事故的原因和处理情况逐一进行讨论和介绍,以便为其他有类似设备的电厂提供设备运行管理和异常处理方面的经验.1增压机人口管道ESD阀误关天然气紧急切断阀(简称ESD阀)是一个带气动执行机构的隔断球阀,此阀为失气关闭型,其控制气源回路由2个电磁三通阀(SV1,SV2)和2个手动三通阀(HV1,HV2)组成.正常运行时,由远方PLC柜自动控制,SV1,SV2均处于带电打开状态,控制气源导通,ESD阀打开(如图2所示).如果任一电磁三通阀故障失电,均不会导通排气回路,ESD阀不会关闭.在紧急情况下2个电磁三通阀SV1,SV2的电源全部切断,导通排气回路,ESD阀会因为失气而快速关闭(如图3所示),从而切断ESD阀后面的天然气,防止因ESD阀后面设备异常而使天然气发生大量泄漏.另外,可以通过手动切换2个手动三通阀,对ESD阀进行就地开,关操作.图2ESD阀进气打开华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWER45北尿市燃气入口总ESD阀l号粗精一体过滤器2号粗精一一体过滤器启动锅炉管线备用管线1号管线2号管线ESD阀ESD阀至启动锅炉房SSV阀监控调压阀工作ESD阀调压阀放散阀ESD阀放散阀1号增压机2号增压机图1天然气调压站系统简图图3ESD阔失气关闭1.1事件经过2008年4月29日,1号燃机启动并网后带28MW负荷进行3号汽机启动前的暖管.16:24,运行人员发现1号燃机人口天然气压力突然从3.15MPa快速下降,1号增压机出,人口压力也同时快速下降,在1号燃机入口压力低于1.3MPa时,人工发stop命令,将1号燃机解列,停运.1号增压机出,入口压力从快速下降开始到变为0,只用了1min40S.就地检查发现1号增压机人口管线ESD阀关闭,ESD阀后管线压力为0.l7:30,将该ESD阀加强制信号打开后,1号机组报备用.2l:00按调度命令1号燃机启动并网运行.23:30设备异常全部处理完毕,解除该ESD阀的强制信号,天然气调压站控制系统恢复正常方式.1.2事件分析及处理在ESD阀由PLC柜自动控制的情况下,造成其关闭的原因有2个:一个是控制气源压力异常降低,另一个是2个电磁三通阀全部失电.经检查1号增压机人口管线ESD阀就地控制气源压力正常,而2个电磁三通阀SV1,SV2全部为失电状态.由此可以排除控制气源压力异常而造成ESD阀关闭.进一步检查SV1,SV2的电源回路,电源开关均在合位,未发现有其它异常,可以排除至1号燃机至2号燃机电磁三通阀电气回路造成ESD阀关闭.由此推断2个电磁三通阀失电原因为有热工指令使其动作.但事实上没有人员发出手动关门指令,也没有其它联锁条件使其关闭.检查ESD阀控制柜,发现I/O卡件运行指示绿灯闪,通信指示红灯闪,I/O状态指示灯灭.经分析,确认该ESD阀关闭原因为ESD阀控制柜CPU到I/O卡件通信中断,I/O卡件无输出,致使1号增压机入口管线ESD阀2个电磁三通阀失电,最终使该ESD阀失气而快速关闭.最终查明,导致此事故的原因为天然气调压站控制系统设备厂家在系统通信调试过程中参数设置不合理.天然气调压站控制系统CONTROL-NET网络中,设计为A,B双通道冗余通信网络,但厂家前期调试过程中设置为单通道A通信.当CONTROL.NET卡件光缆接头松动,由A通道正常切为B通道时,冗余通信未发挥作用,致使网络通信中断,I/O卡件组中的DO模块无输出,卡件所带的ESD阀2个电磁三通阀全部失电,1号增压机人口管线ESD阀关闭,而1号燃机也因为入口压力低而被迫停机.由此确定:单通道A通信的方式下,冗余通信未发挥作用,致使网络通信中断,是导致1号增压机人口管线ESD阀关闭的主要原因.1.3采取的措施经检修人员会同设备厂家人员对天然气调压站控制系统网络设置进行优化,A,B双通道冗余通信功能恢复正常.为了防止同类事件再次发生,又由检修人员配合厂家对同类型设备的通信进行检查,结果未发现有类似的情46华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWER况.同时加强人员培训,并安排专人对已调试完的设备资料进行消化吸收.另外,加强了日常的设备巡检,点检工作,确保优化后的系统稳定工作.2增压机轴承温度高保护误动天然气调压站内2台增压机及驱动电机的轴承温度,振动检测和取样均由本特利公司的TSI系统实现,再送入Atlas公司的增压机控制柜作为显示和报警,保护用.增压机系统设定:轴承温度高报警值为107,跳闸值为112C;电机轴承温度高报警值为100C,跳闸值为105.2.1事件经过2008年7月9日,2号燃机拖3号汽机运行中,2号燃机负荷为211.7MW.15:56:29,2号增压机突然跳闸,2号燃机人口压力由3.28MPa快速下降,触发RUNBACK保护动作,快速减负荷.15:57:09,2号燃机因入口压力低保护动作跳闸,联跳3号汽机.2.2事件分析及处理就地检查,2号增压机控制画面跳闸首出为2号增压机轴承温度高.2号增压机冷却水畅通,润滑油温为52.6C,各轴承温度并不高,最高值为90C,均在正常范围内.从参数和外观方面未发现明显异常情况,不会因实际轴承温度高而跳闸.经检修人员查看趋势和认真查找,发现其中一个轴承的温度测点TE31的接线有轻微松动现象,初步判断为保护误动.2.3采取的措施(1)将松动的接线加以紧固,并对其余温度测点的接线全面检查紧固.(2)重新启动2号增压机,试运行2h未发现异常.22:09按调度命令启动2号燃机并网运行.3增压机轴承温度监测失败跳闸3.1事件经过2008年7月10日,2号燃机拖3号汽机运行中,2号燃机负荷为212.98MW.17:5l:52,2号增压机突然跳闸,2号燃机入口压力由3.29MPa快速下降,触发RB保护动作,快速减负荷.17:52:39,2号燃机因入口压力低保护动作跳闸,联跳3号汽机.就地检查发现2号增压机跳闸首出为增压机轴承温度监测失败.而实际上2号增压机冷却水畅通,润滑油温为51.8,各轴承温度并不高,最高值为90C,均在正常范围内,未发现明显异常情况.因2号增压机跳闸原因暂时无法查清,21:43联系调度启动备用的1号燃机并网运行.3.2事件分析及处理从就地检查的情况综合来看,可以排除2号增压机轴承温度超过跳闸值而使保护动作的情况,说明2号增压机跳闸原因仍是保护误动.继续检查2号增压机的控制器,卡件状态,保护线路各个端子排接线均正常;2号增压机轴承温度测点正常及显示均正常,未达到保护动作值,就地温度表也正常;检查2号增压机内部控制回路均未发现异常.针对增压机轴承温度监测失败的首出报警,经检修人员查看SIS系统的历史曲线,发现2号增压机轴承温度有6个测点在跳闸后信号变为0,而该6个温度信号在同一卡件上,基本上排除了单个测点线路故障的原因,初步分析事故原因为卡件故障.7月13日,对2号增压机相关保护进行彻底检查,开关试验位传动,模拟温度,振动监测失败信号,卡件故障信号,2号增压机开关均跳闸.7月16日,TSI厂家本特利公司检查后认为:(1)温度监测失败信号发出的主要原因是温度卡件故障.建议更换卡件,继续监视信号监测失败的报警.(2)2号增压机控制柜右侧的一组门禁UPS电源对测量信号产生干扰,建议将其移走.(3)本特利卡件发出的信号监测失败是一般常规报警,在设计上一般不用于跳闸保护,建议公司取消增压机振动,温度信号监测失败的跳闸保护.3.3采取的措施为了防止类似的问题再次发生,公司采纳了设备厂家的建议,采取了以下对应措施:(1)对2号增压机故障的卡件进行了更换,消除了故障点.(2)将温度和振动监测失败,监测卡件故障跳2号增压机的保护解除,并经启动2号增压机传动正确,从保护逻辑上对2号增压机进行了彻底完善和优化.(3)同样将l号增压机温度和振动监测失败,监测卡件故障跳1号增压机的保护解除,并传动正确,将2台增压机保护回路存在的问题予以华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWER47彻底消除.(4)将2号增压机控制柜右侧的一组门禁UPS电源退出运行,拆除,永久性消除门禁UPS电源对测量信号产生干扰.(5)加强了对调压站设备的管理力度,要求将其作为主设备对待,加强技术培训和日常的设备巡检,点检力度,以便有设备异常能及时发现并迅速处理.4结论经过这3起因天然气调压站内设备原因而造成的燃机跳闸事件,对调压站内热工控制部分的设备安装,控制保护构成及系统通信等方面进行了一次全面的检查和整改优化,消除了设计,安装和调试等环节中未发现和暴露的问题,为保证燃气机组的安全运行扫清了障碍.该调压站从7月17日设备异常处理完毕启动后,到目前为止再未出现因天然气调压站内设备引起的机组异常.总之,通过对以上几次设备异常事件处理过程的分析,可以发现天然气调压站对燃气电厂来说非常重要,调压站内设备的安全与否,直接影响到燃气机组的安全运行.调压站内设备出现异常,非但不能保证燃气机组正常发电,更不能体现燃气机组快速调峰的能力,甚至可能影响到电网的安全.因此,调压站内的设备应该象汽机,燃机等主设备一样对待,要加强日常巡检和点检的力度,以便有异常时能及时发现并快速处理.另外,要加强检修人员的技术培训,提高其对设备结构,原理,控制,保护等装置的熟悉和掌握程度.尤其在设备安装,调试初期,就应该派专人跟踪学习,责任到人,对设备验收环节也要严格把关,避免出现刚投入运行就经常故障或设备出现异常后检修人员不会处理,出现问题就找厂家的现象.此外,在调试的初期,就要对所调试设备的控制,保护系统进行认真研究,检查其是否与设计要求一致,有无与现场设备安全运行要求不符的地方,如果有类似情况,应及时与相关人员进行沟通,尽早妥善解决,避免机组投产后出现异常才发现问题,造成不必要的设备损坏和经济损失.参考文献1吕小兰.燃机电厂天然气调压站配置探讨.燃气轮机技术,2007,20(3).收稿日期:2oo8-0922作者简介:李俊(1973一),男,工程师,现于北京太阳宫燃气热电有限公司从事集控运行工作.(本文编辑卢晓华)II业业j;jk夸业夸jj-坐jjI誊宣l坐坐业业坐坐夸业I;9;业坐jjIj-业夸坐坐业业I-jI坐坐(上接第37页)误时,应能给出错误提示,备注用户查找并解决问题,而不是简单的错误提示;(3)提高人机界面的友好度,能够达到引导设计的水平;(4)提高系统的算法应用,提高软件的智能程度.作为设计公司,NCPE在鸥莲软件的开发过程中与鸥莲公司进行了良好的合作,这是该软件能够成功完成并投入应用的基础;该软件平台是根据NCPE的设计思路而设计的,因此,不可避免地存在着局限性,无法涵盖国内其它设计单位在电力设计方面的成功经验,我们希望有机会与其他设计院进行沟通,交流,不断地将这个软件进行完善,最终能够得到一个更加成熟,完善的辅助设计平台.参考文献1张帆,郑立楷.AutoCADVBA二次开发教程.北京:清华大学出版社,2006.2孙江宏.计