某电厂超临界60万机组调试试运期间调门摆动及突关事件分析

1、某电厂超临界60万机组调试试运期间调门摆动及突关事件分析 摘 要：通过某超临界电厂60万机组调试试运期间发生的两次调门摆动及突关事故，分析可能引起调门摆动及突关的几个原因是：外界负荷扰动引起控制器超调、调门伺服卡或lvdt故障、opc（汽机超速保护）动作，仪控人员在线修改参数不当.据此提出合理快速的事故判断及解决方法。关键词：超临界 汽机 调门摆动 分析the analyse of the accident about swing and closing of turbine gv during the commissioning a overcritical power plant chen

2、 xiaofeng (zhejiang provincial thermal power construction company, hangzhou city, 310016)abstract: according to the accident about swing and closing of turbine gv during the commissioning a overcritical power plant，several causes have been analyzed : the overcorrection of the controller because of d

3、isturbance of outer load ;the failure of gvs servocontrol-module or the failure of lvdt ;the protection of overspeed of turbine; the fault operate when the maintain man download parameter online. so the method and judgement have been found correctly and quickly if this sort of accident happen . keyw

4、ords overcritical; turbine ;swing of gv ;analyze0 引言某电厂600mw 超临界机组系哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的国内首台cln600-24.2/566/566 型超临界一次中间再热、三缸四排气、单轴、双背压汽轮机，汽机启动方式为高中压缸联合启动。汽机挂闸后，中压主汽门全开，高压调门全开，先由高压主汽门冲转，控制转速升到2900rpm 时切换到高压调门控制，然后转速升到3000转后并网带负荷。每台机组配有两个高压主汽门（tv）、四个高压调门（gv）、两个中压主汽门（rsv）和四个中压调门（iv）。deh（数字电液调节系统）控制系统在硬件上采用与

5、dcs相一致的由上海foxboro公司提供的i/a系统，组成一个控制环网,采用两对互为备用的冗余cp来实现oa（操作员自动）、atc（自动透平控制）、ets（汽机危急遮断系统）三个基本功能。所有重要的跳机信号都采用3取2的表决方式，就地来的信号分别送两块不同的相互冗余的i/o卡，跳闸回路也采用双回路设计方法，以确保系统的安全性可靠性。1 案例分析及对策一2006年2月份，处于调试阶段的1号机组带15万负荷，deh采用本地阀位控制（单阀方式），调门开度10，deh厂家开始试投功率回路，3分钟后，突然之间所有调门全关，机组负荷一下子掉至0，调门一直没开，10秒钟后电气逆功率保护动作，机组跳闸。见事

6、故曲线1。图1 事故曲线一1.1 可能诱发事故的几个因素：1.1.1 功率回路影响因为投入功率闭环回路后，由于外界负荷的扰动，可能会引起负荷控制器超调，使调门全关。但是由于当时功率回路已投入3分钟，而且功率回路投入瞬间，调门并没有出现大幅摆动。即便有pid调节器有超调，但是调门全关后实际负荷到0，由于pid的调节作用，也会使调门重新开启，不可能有长达10秒的关闭时间，因此可以排除功率回路的影响。1.1.2 调门伺服卡或lvdt故障 调门伺服卡或lvdt故障的确会引起调门关闭，但只会使出现故障的调门发生关闭，而不会使所有8个调门都关，而且所有调门都出现问题的概率几乎为0；更何况我们从历史趋势画面

7、中可以发现：当所有调门全关时，deh综合阀位指令的确为0。所以也可以排除此项故障。1.1.3 opc（汽机超速保护）动作 opc动作也会引起所有调门关闭，但是逻辑组态引起opc动作的条件有两条，只要任意一条满足，opc就动作导致调门全关。第一：汽机转速超过3090rmp；第二：在发电机负荷超过30的情况下，并网信号消失。但是当时的情况是负荷还不到30（15万），那时即便并网信号消失，也只有等汽机转速升到3090rpm以上opc才会动作，导致调门全关。而从事故曲线观察：当时的汽机转速一直维持在3000rpm，所以也可以排除是opc动作引起调门全关。1.1.4 在线修改参数不当，导致调门全关因为上

8、海foxboro公司的i/a系统采用的是程序化组态方式，它的所有的逻辑组态都是在icc（组态工具）里逐条输入的，通过dong的命令来完成的。而使用icc中的done功能，相当于对该功能块进行初始化，因此在现场调试期间，特别是在机组运行期间，一定要尽量避免使用该命令。而这次调门关闭事件，就是因为厂家在icc里修改pid（比例积分微分）调节参数，用dong来完成，导致pid控制器模块初始化，整个输出归零，导致调门全关。但是按照正常设计模块初始化的时间一般也不会很长，但是这次时间却超过10秒（导致电气逆功率保护跳机），这也间接表明整个deh（数字电液调节系统）的cp负载率偏高。引起cp负荷率高的因素

9、有：不合理的逻辑组态方式，使程序拖沓冗长，占用很大资源；过短的扫描周期，加重cpu的运算负荷。1.1.5 避免措施：由于i/a系统存在这个问题，在线修改icc内参数，会使功能块初始化，导致不可预见的事故发生，所以在机组运行期间，应该尽量避免在icc里做任何操作，一般的修改象pid参数什么的都可以放在dm（监视管理软件）里进行，这样就可以避免事故的发生。同时合理的逻辑组态以及合理的安排cp的运算周期，也是确保系统安全的重要因素。2 案例分析及对策二2006年6月，调试机组带60万负荷， deh为单阀方式，8个调门全开，ccs（机炉协调控制）是以炉跟机协调方式。突然间机组负荷开始波动，8个调门都开

10、始晃动。调试人员认为调门晃动是外界负荷干扰，由于汽机功率回路pid参数设置不当，引起整个功率调节回路超调，导致调门摆动，正在修改pid参数的过程中，突然汽机挂闸信号(asl1 asl2 asl3)消失，eh（高压抗燃油）油压信号降到0，机组跳闸，运行人员到就地检查发现eh油管破裂，初步判断是调门摆动引起油管破裂，见事故曲线2。 图2 事故曲线22.1 事故分析检查历史曲线发现调门摆动时，eh油压还是跟正常运行时一样维持在16mpa左右，但是在调门摆动发生几秒钟后，油压直线下降到0，可以判断油管路破裂是在调门摆动后发生。另外跳机前曾发生过gv2、gv4分别报lvdt故障，所以怀疑是这两个调门lv

11、dt（线性差动位置传感器）故障，引起这两个调门摆动，导致负荷波动。另外，由于当时投炉跟机协调方式，由于功率闭环回路的调节作用，引起别的调门一起摆动。2.2 正确的事故判断及处理方式如果在机组运行当中，出现上述情况时，热控人员应该尽快切除炉跟机协调方式，把deh切回本地综合阀位控制方式，解除功率闭环回路，如那时调门摆动消失，可以判断调门是由于外界负荷扰动，引发功率回路调节器超调引起的。如采取这种措施后，仍有个别调门在摆动，可以初步判断那几个调门伺服卡或lvdt及控制线路有故障，可到就地把moog阀的指令线解除或者直接把摆动调门eh油进油管前面的手动一次阀关死,使调门全关，以免发生设备事故。停机后

12、检查gv2与gv4的lvdt线圈电阻,发现gv2有一根lvdt次二线圈接地损坏,是引起调门振荡的主要原因,gv4 lvdt报故障是因为2根lvdt信号偏差太大,需重新调整.2.3 lvdt故障引起调门摆动的原因 调门控制原理图根据调门控制原理来分析:deh输出的阀位指令，在伺服卡放大器里与经过高选卡高选后的调门2个lvdt信号当中,一个高的信号进行比较相减后，经过pid闭环运算控制，然后输出040ma电流信号去控制moog阀，来控制单个调门开度。在正常情况下调门2个lvdt反馈信号都大致相等,不会对控制产生很大影响.但是这次故障是由于gv2的一根lvdt次二线圈接地,使得送进来阀位反馈时高时低

13、,假如在这个扫描周期送进了一个高的异常信号,经过高选卡的作用,正常低的信号就被过滤掉,在闭环回路的作用下，伺服卡放大器输出信号减少，引起调门向下关；但是如果在下一个计算周期,故障的lvdt又送了个低的信号,那高选卡里正常的好的信号就开始起作用，经过与deh 输出的阀位指令比较后,调门又重新往上调。因此整个调门就在上下摆动.虽然象这种lvdt线圈接地引起调门摆动的事例比较少,但是由于lvdt故障导致汽机调门全关或全开事故却时有发生,因此总结lvdt在线故障判断方法具有重大意义. 2.4 lvdt故障判断方法由于lvdt的工作原理是在lvdt线圈初级端加1khz高频激励电压，分别在次一次二线圈产生

14、2个激励电压，lvdt输出信号是次一电压减去次二电压；而在静态调试时，在调门开度50时，次一等于次二，那时lvdt输出反馈电压为0，据此可以做如下分析：（1）两根lvdt中一根故障，另外一根正常的情况下：两根lvdt中其中一根lvdt初级线圈损坏，激励电压消失，导致次一次二反馈感应电压消失，相当于次一等于次二，如果当时阀门实际位置在50以下，也就是说deh阀门指令在50以下，这样就会造成阀门全关，而此时deh阀门显示却是50；假如当时阀门实际位置在50以上，那么对调门控制和阀门位置没有任何影响，但是由于两个lvdt的反馈偏差大，会报lvdt故障。两根lvdt的其中一根次一线圈损坏，导致次一反馈电压消失，因如上所述lvdt反馈信号是次一减次二，因此损坏的这根lvdt反馈信号比正常的那根要偏小，经过高选卡坏信号就被筛选掉了，因此对阀门控制及显示都没有影响，只是由于两个lvdt的反馈偏差大，会报lvdt故障。两根lvdt的其中一根次二损坏，导致次二反馈电压消失，使的损坏的lvdt反馈信号增大，经高选后信号有效，使调门全关，但是此时deh阀位显示却是全开或者开度很大，同时由于两个lvdt的反馈偏差大，会报lvdt故障。（2）两根lv