一、前言 华能玉环电厂装机容量为4×1000MW,其循环水系统的控制方式采用扩大单元制,即每台机组设置两台循泵和两台出口蝶阀,一、二期的循环水系统各自设置联络管,并安装两台联络阀,两台联络阀由两台机组的操作员分别操作(例如一期的两台联络阀,#1机组操作员只能操作#1联络阀,#2机组只能操作#2联络阀)。由于我厂循泵的设计裕量较大,在环境温度不太高的情况下,单泵运行已能满足单元机组发额定功率的要求。由于循泵电机的电耗较大,加上电厂在节能减排方面的重视,因此单机单泵运行在已成为一种基本的运行模式(在迎峰度夏期间因环境温度高,综合考虑机组的经济指标,机组运行方式一般改为二机三泵),这种运行方式对循环水系统运行的可靠性提出了非常高的要求,即一方面要求运行循泵减少误动,另一方面又要求备用循泵的联动绝对可靠。 二、玉环电厂循环水系统曾发生的不安全事件 我厂从机组投产至今,循环水系统已经发生过几起不安全事件。归纳起来,主要典型事例有: 1)某机组B级检修后因循环水系统的整体调试要求,需要对该机组循环水的母管进行注水,期间因出口蝶阀后的排气阀冒水导致蝶阀坑满水,相邻运行机组循泵A出口蝶阀行程开关误发全关信号,循泵A跳闸,循泵B联启,同样因出口门关信号存在跳闸,机组最后因真空低保护动作而跳闸。 2)运行中某机组A循泵跳闸,B泵联启过程中因出口蝶阀15度开关信号未收到(因蝶阀坑长年较阴湿,且海边空气中盐分含量高,蝶阀行程开关存在锈蚀现象,接点未能正确闭合),B泵自停,所幸重新紧急启A泵成功,避免一次机组非计划停运。 3)出口蝶阀“开”信号曾经常出现时有时无现象,对循泵的安全运行形成极大威胁(如出口蝶阀“开”信号失去30分钟将跳循泵)。 三、循泵与蝶阀的原联锁情况 通过分析本厂及其他兄弟电厂循环水系统历次发生的不安全情况(包括形成和未形成后果的),发现循泵本身的可靠性很高,影响循环水系统运行的主要隐患是出口蝶阀的行程开关发生误动或拒动。针对此情况,我们从两个方面加强循环水系统的可靠性:一是进一步优化循泵联锁逻辑,杜绝类似“单点”保护逻辑的存在,减小循泵误动或拒动的概率;二是采取措施,从测量方面考虑提高出口蝶阀各行程开关的可靠性及冗余性。下面从这两方面对所作的改进加以阐述。 3.1 循泵与出口蝶阀的联锁与保护 循泵启停与出口蝶阀的相互联锁逻辑关系简单如图1、图2所示。 从图1可以看出,当发出循泵“启”指令时,控制系统第一步是去开出口蝶阀,此时循泵本身并不启动;第二步当出口蝶阀快速开到15%位置时(即此时控制系统接收到15度开关信号),循泵真正发出启动指令,循泵运行,同时出口蝶阀依旧缓慢开启至100%。如在此过程中未接收到出口蝶阀15度开关信号,那么从发出循泵启动指令开始,延时20秒后出口蝶阀将发出自动关指令,出口蝶阀关闭,循泵将不会启动。停泵同。在循泵启/停的整个过程中,出口蝶阀15度信号开关的作用非常重要,一旦其故障或因各种原因未能正确动作,将使循泵无法正确启/停,会对循泵本身的安全造成威胁,更会对机组的安全运行带来极大隐患,极易发生前文介绍的第二种不安全事件,即机组因此而发生非计划停运事件。从图2看出,产生循泵跳闸的条件有三个,一是循泵本身温度保护,因每点温度保护都有较完善的温升率限制和质量坏点剔除条件,误发率非常低;二是蝶阀“开”反馈失去,但因有延时30分钟条件,在此期间,大屏报警将会提醒运行人员及时判断与采取措施,也能有效避免循泵误跳;三是蝶阀“关”反馈触发,将会立即触发循泵跳闸,前文介绍的第一种不安全事件即属于此类。 3.2 循泵与出口蝶阀的逻辑优化 通过分析循泵与出口蝶阀的相互联锁关系,发现存在的隐患主要是:(1)蝶阀“关”反馈与15度开关信号非常重要,同时又类似于传统的“单”点保护,应考虑通过增加冗余点或增加验证条件加以完善;(2)阀坑内常年较潮湿,且由于地处海边,腐蚀性强,普通行程开关不能满足需要,应考虑设备换型。 在实地考察了蝶阀行程开关安装位置后发现在相同地点增加冗余点难度非常大,此方案基本不可取。因此在逻辑中增加验证条件的辅助判断相对比较现实,对于增加蝶阀“关”反馈验证条件我们是这样实现的:如果该蝶阀在运行中确实发生自关事件,那么在阀关闭过程中,“开”反馈失去、75%行程信号触发、15%信号触发这三个条件一定会全部出现(或由于设备原因出现部分条件),考虑到联锁保护拒动的风险,我们将触发三个条件中的一个作为蝶阀“关”的验证逻辑。具体改进逻辑见图3。 对于出口蝶阀15%反馈,虽然同一地点不能安装两个开关,但能不能在15%左右的相邻位置再安装一个开关呢?在调试时为降低循泵启动时的振动值,调试人员与外国专家对蝶阀开启到何位置启动循泵作了大量的试验(循泵启动时,出口蝶阀的开度对循泵本身的振动大小至关重要),我们通过研究循泵调试阶段的资料、曲线,发现蝶阀在开到13%~20%位置范围内启动循泵,循泵振动值相差不大,对循泵本身的安全无影响。于是我们在咨询汽机专业并得到肯定答复后,在出口蝶阀14%位置与18%位置处串联安装了两个行程开关,相互冗余,在逻辑上均作为出口蝶阀15%反馈,并在逻辑上加以实现,具体见图4。 3.3 其他改进措施 虽然我们对循泵与出口蝶阀的联锁逻辑进行了优化,消除了大部分潜在的引发循泵误动或拒动的隐患,但这仅仅是一方面。因为另一方面热工设备本身的可靠性对于整个主设备的安全运行来说,其作用是决定性的,我们做了以下工作: (1)考虑到玉环电厂处于海边的实际情况,我们对出口蝶阀的行程开关进行了设备换型,选用了一款带延伸电缆的全密闭防腐蚀、防浸水行程开关,根据我们的实际操作试验(试验方法:将新购买的全密闭行程开关浸入海水中,一小时后没有误发信号,且动作均正常),这款全密闭行程开关质量可靠,使用后大幅提高出口蝶阀动作反应的准确性与可靠性。 (2)为坚决避免蝶阀坑满水导致循泵误跳闸事件再次发生,我们在Ⅰ、Ⅱ期两个阀坑里分别安装两个压电式液位计,将该液位计信号引入DCS系统,一旦水位上涨到某一高度,将以大屏报警形式提醒运行人员马上采取相应措施,从而有效提高了循环水系统运行的可靠性。 四、小结 由于电力安全生产的特殊性以及生产经营的需要(火电机组一次启停的耗费很大),电厂在如何避免“非停”、控制“非停”方面均投入了大量的人力、物力,以期获得好的结果。但近年来因辅机系统出故障而导致机组停运的不安全事件时有发生。尤其是循环水系统的控制,因大多数电厂将其纳入公用控制系统,一旦出现事故,有时会影响两台机组的安全运行,因此提高电厂循环水系统运行的可靠性是非常重要的。通过以上的改进措施,我厂的循环水系统运行相当可靠,未发生过类似的不安全事件,因此希望我厂的改进措施对其他兄弟电厂能有一定的借鉴作用。 【参考文献】 DL/T 774-2004 火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程。北京:中国电力出版社,2004。