【典型案例】某发电厂“01.12EH主油泵出力不足,汽机跳闸,锅炉MFT事件分析”

一、事件经过

1月12日23:35:35,机组负荷带160.1MW ,EH油压力13.64MPa,EH油A泵运行,电流20.83A。23:35:36开始,EH油A泵电流开始出现波动,在19.9A—23.5A之间震荡,EH油压力开始下降,EH油压变送器模拟量显示,由13.64MPa持续降到11.5MPa,

查询DCS(新华XDPS-400+)报警历史,发现EH油压低保护跳机测点(定值:≤9.5MPa,采用双通道设计,四个压力低开关,先“或”后“与”动作AST跳闸电磁阀)分别在23:36:34,22:36:38,23:36:44发出三次信号,并在同一秒内复归。

核对报警历史,发现前两次EH油压低开关量动作时,机组并没有跳闸;只有在第三次(23:36:44)时,ASL1、ASL2、ASL3(AST安全母管油压开关,≥7MPa时安全油压建立)三个开关信号均消失,汽机因安全油压失去,主汽门、调门等先后关闭;23:36:45 MFT动作(采用安全油压开关三取二判断汽机跳闸,动作MFT),锅炉灭火;23:36:49发电机主保护停机、发电机保护动作,同一时刻,表征汽机ETS保护动作的AST1、AST2、AST3、AST4跳闸电磁阀失电动作。

机组跳闸后,控制分场在现场对EH油压低1-4压力开关全部进行了校验,四个压力开关动作值分别为9.55MPa、9.45MPa、9.46MPa、9.47MPa,均符合≤9.5Mpa动作值。对ETS系统进行了通道传动试验,均动作正常。就地检查现场EH油系统无漏油现象,后续进一步排除了常见内漏因素(包括检查蓄能器回油阀、伺服阀、快速卸荷阀、电磁阀、逆止阀等)。

分析EH油压低保护信号三次触发,触发时间均不大于1秒(历史报警记录的分辨率最小为1秒),根据《##发电公司#1机组ETS和SOE性能测试报告》(2号机组与1号机组采用相同的新华公司ETS设计,由LPC卡件直接完成保护逻辑、驱动AST跳闸电磁阀动作,与常规的由DCS控制器完成逻辑运算有较大不同),ETS脉冲信号动作测试结果表明:在输入脉冲信号宽度大于27ms时,ETS完全能触发动作;在输入脉冲信号宽度在24ms—26ms时,ETS有时能触发动作也有时不动作;在输入脉冲信号宽度23ms以下时,ETS不动作。

因2号机组ETS设计采用LPC逻辑卡(逻辑由厂家采用烧录方式写入,无法更改组态)动作和DPU(DCS控制器)首出分别组态的方式,造成首出显示和实际保护动作记录不一致。

为验证EH油压低跳闸逻辑,现场对1号机组实际进行了停止EH油泵,降低EH母管油压动作ETS试验,表明ETS因EH油压低历史报警记录应在同一秒(16:40:26)记录内显示动作原因和AST电磁阀动作

对比1号机组正常EH油压低ETS动作报警历史过程,分析2号机组报警历史记录和机组实际跳闸顺序,三次EH油压低跳机保护开关只是触发了报警历史,但实际并未造成AST电磁阀动作。23:36:44安全油压消失后,汽门关闭、MFT动作,23:36:49发电机主保护停机动作,同时LPC卡才实际动作AST跳闸电磁阀。ETS跳闸的真正首出应是“发电机主保护停机”,而不是DCS显示的“EH油压低”。DCS历史曲线在23:36:34已显示首出为“EH油压低”,实际上是第一次EH油压低DPU首出逻辑结果,但LPC卡并未实际动作;直到23:36:49“发电机主保护停机”动作ETS,因首出未复位,未能显示出真正的首出跳闸原因。

为验证EH油A泵在23:35:36开始出现电流波动是否为正常现象,将拆下的EH油A泵复装到1号机组(停备)EH系统中进行大出力试验,发现EH油A泵在EH油母管压力下降时,EH油A泵出力能对母管压力下降做出快速响应,可持续将电流加载到46.07A,维持母管压力稳定,如下图六所示。没有出现2号机组跳闸前的电流频繁波动,但电流(表征出力)迟迟不能增加的现象。

通过对比试验,查询2号机组跳闸前历史曲线,发现EH油A泵电流和EH油压分别在当天08:11、13:07、15:37、17:32等多个时段均发生出力不足现象,如下图七所示。

EH系统中配置的二台主油泵是PV29恒压变量柱塞泵,它通过泵出口压力变化自动调整泵的输出流量来维持压力恒定。分析EH油压波动主要是由于泵的调节装置动作不灵活造成的,主要包括调节阀和推动机构。当调节阀阀芯出现卡涩或摩擦阻力增大时,不能及时将泵出口压力信号转换成推动机构的推力,造成泵流量调整滞后于压力变化,使泵输出压力波动。推动机构在泵体内部,活塞产生的推动力克服弹簧力来决定泵斜盘倾角。当推动活塞发生卡涩或摩擦力增大时,调节阀输出的压力信号变化不能及时转化成斜盘倾角(即泵输出流量)变化,也会造成泵的输出压力发生波动。

机组跳闸后,现场设备排查并没有发现明显的外漏和内漏现象,查询曲线发现EH母管下降时,机组一次调频动作频繁,顺阀模式工作时GV3、GV4波动幅度达30%(50%-80%区间动作)

由上述分析,在调门快速打开过程中需向油动机大量补油时,EH油A泵调节不及时,无法及时增加出力,维持EH母管压力,造成EH油压持续下降。因AST安全油压由EH母管油压节流后形成,受供油母管压力下降影响,安全油压持续下降(因无直接模拟量测点,可通过安全油压节流后的ASP模拟量测点间接证明),23:36:44,当EH油母管油压下降到11.5MPa时,AST安全油压下降到7MPa,汽机实际跳闸。

二、原因分析

从系统油压持续下压,对应的泵电流变化为锯齿形推断:#2机EH油A高压油泵(PV29恒压变量柱塞泵)内部的调节装置动作不灵活,导致当调阀大幅动作时,输出流量跟踪不及时,EH母管油压逐渐下降,造成安全油压随之下降,最终导致汽机阀门全关,MFT、发电机主保护停机依次动作,并反跳AST电磁阀。因此,EH油A高压油泵出力调节异常是引发此次跳机的直接原因。

三、暴露问题

1、专业点检对设备的结构不熟悉、劣化分析不准确。

2、EH油系统A泵运行油压低,设备出力不足未能及时分析清楚。

四、防范措施

1、EH油A泵返回专业厂家检修,解体前上试验台测试,修复后做压力、流量、内外泄漏检查。

2、投运B高压油泵,将停备的1号机组A高压油泵换装到2号机组。

3、利用停备时间,将新购置的EH油泵安装到1号机组,并完成投用前的调整试验。

4、停机时做连锁备用泵自动启动试验,适当提高EH油压低联锁启动备用泵定值(咨询设备厂家设定联锁启动值)。

5、加强设备劣化分析,根据设备寿命制定定期更换计划。

6、加强EH油质监督。定期在线滤油,定期更换油动机滤芯、抗燃油泵出口滤芯、抗燃油回油滤芯等。

7、及时对ETS系统进行改造。避免ETS动作时首出与保护逻辑不一致、中间逻辑处理过程环节繁杂、信号冗余和配置不合理等各种因素给事故分析造成较大困难。

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