1 概述

2017 年 4 月 20 日 19: 20，某電廠 4 號機在停機過程中壓油裝置誤報 “事故低油壓”和 “油壓過低”信號。事故低油壓是能關(guān)閉水輪機導水機構(gòu)的壓油裝置的#低油壓，即能驅(qū)動導葉的#低油壓，當壓力低于此值，調(diào)速器將失去控制，低油壓事故屬于水機保護的一種。由于 LCU 監(jiān)控流程設(shè)計的是在機組運行過程中收到此信號時，開出信號到調(diào)速器電柜，再發(fā)信號到緊急停機電磁閥，啟動緊急停機流程［1］，此時機組恰巧在停機狀態(tài)，故此信號未造成機組設(shè)備異常。檢修部二次班人員接到通知后迅速到達現(xiàn)場，搜集事件記錄及故障記錄，地衣時間分析不安全事件的原因，并提出整改措施，避免此信號在開機過程中由于誤報而造成停機。現(xiàn)將檢查情況、處理措施及經(jīng)驗總結(jié)做以下簡要說明，供大家參考。

 

2 調(diào)速器壓油裝置基本參數(shù)及控制策略

壓油裝置型號: QY/F－100;

壓油槽容積: 16 m3;

#大工作壓力: 4．0 MPa;

油泵數(shù)量: 2;

控制策略: 

1) 當壓力降到 3． 6 MPa，且油位小于 0．8 m 時，先啟動油泵進行打油，油位在 0．8m 或壓力達到 3．95 MPa 時，停止打油。

2) 當壓力降到 3．3 MPa，且油位若小于 0．8 m，啟動備用泵，油位在 0．8 m 或壓力達到 3．95 MPa 時，停止打油。

3) 當壓力降到 2．8 MPa，報事故低油壓; 此時油位若小于 0．8 m，再次發(fā)令啟動主泵和備用泵，油位在 0． 8 m 或壓力達到 3． 95 MPa 時，停止打油。

4) 當壓力達到 4．05 MPa，報油壓過高; 此時立即停止打油。

 

3 事件經(jīng)過

2017 年 4 月 20 日 19: 20: 56，壓油裝置上送監(jiān)控事故低油壓、油壓過低和系統(tǒng)故障三個信號;19: 35: 38，運行人員現(xiàn)地檢查，確認油壓油位均正常，手動復歸信號，并通知二次班人員進行處理。

 

4 壓油裝置控制柜顯示事件記錄

記錄時間是 2017 年 4 月 20 日，通過現(xiàn)場觸摸屏事件記錄分析，記錄中 C 表示發(fā)生事件，CD 表示發(fā)生事件復歸，具體過程如下。

 

4．1 事件記錄

19: 19: 41 C AI 起主泵油壓( 3．6 MPa) ;

19: 19: 41 C 1 號主泵運行信號閉合;

19: 19: 54 CD AI 起主泵油壓( 3．6 MPa) ;

19: 20: 52 C AI 油位正常;

19: 20: 53 C AI 油位正常接點閉合;

19: 20: 56 C 油壓( 3．95 MPa) 接點閉合，停泵;

19: 20: 56 CD 1 號泵運行信號閉合;

19: 20: 56 C AI 事故低油壓( 2．8 MPa) ;

19: 20: 56 C AI 油壓過低( 3．3 MPa) ;

19: 20: 56 C 系統(tǒng)故障;

19: 20: 58 CD AI 事故低油壓( 2．8 MPa) ;

19: 20: 56 CD AI 油壓過低( 3．3 MPa) ;

19: 20: 58 CD 系統(tǒng)故障復歸。

 

4．2 記錄分析

19: 19: 41 C AI 起主泵油壓( 3．6 MPa) ，表示此時壓力低于 3．6 MPa，達到起泵條件。19: 19: 41 C 1 號主泵運行信號閉合，油泵開始打油。

 

19: 20: 56 油壓 3．95 MPa 節(jié)點閉合，達到壓力開關(guān)硬接點的停泵條件，油泵停止打油，停泵瞬間同時報 “事故低油壓”“油壓過低”和 “系統(tǒng)故障”信號。

 

19: 20: 58 事件記錄中顯示系統(tǒng)故障復歸，因“事故低油壓”和 “油壓過低”為故障信號，故顯示在故障記錄里的系統(tǒng)故障必須手動復歸。

 

5 原因分析

通過事件記錄分析，在停泵一瞬間報出 “AI事故低油壓”和 “AI 油壓過低”兩個故障信號，兩秒后故障復歸，結(jié)合運行人員觀察，報出此信號時，油壓和油位均在正常值，屬于誤報。該廠的油壓信號是由模擬量和壓力開關(guān)兩路信號控制，任意一路滿足條件 PLC 均會在觸摸屏上推出相應信號事件記錄簡報，并啟動啟泵流程，重要信號如事故低油壓、油壓過低、油壓過高、壓力的模擬量等信號將同時上送監(jiān)控，事件記錄中僅有模擬量動作，并未報出壓力開關(guān)動作( 模擬量動作信號前有 AI標志，開關(guān)量動作有 DI 標志) ，因此確定此故障信號為壓力數(shù)顯表輸出的模擬量跳變引起的。

 

4 號機壓力數(shù)顯表采用三暢 ( 0 ～5 MPa) 壓力表，額定工作電壓為 AC220V，動力電源 是 從 1 號泵的進線引 出，由 于 油 泵 功 率 為

75 kW，功率較大，初步判斷壓力模擬量跳變故障是因信號受到干擾引起的。目前我國大部分大功率設(shè)備都是由交流電動機拖動，大功率交流電機在直接啟動瞬間會產(chǎn)生諸多問題，在產(chǎn)生大電流的同時也會產(chǎn)生大量的電磁干擾，這會對裝置周圍的電氣儀表產(chǎn)生干擾［2］，結(jié)合事件記錄分析得知，在停泵一瞬間由于負載突變，引起母線電壓波動或過電壓，從而造成低頻或高頻干擾［3］，影響了數(shù)顯表的電源采集，導致模擬量跳變。經(jīng)查閱壓力表說明書，模擬量由壓力表延時 300 ms 開出，延時時間過短，并未大于系統(tǒng)自動恢復時間，#終導致事故低油壓信號誤開出。

 

6 防范措施

因壓油裝置系統(tǒng)為新改造系統(tǒng)，改造之初并未考慮到壓力表供電的可靠性以及程序的完善，經(jīng)過此次事件，該廠技術(shù)人員重新梳理程序及控制回路，對壓油裝置系統(tǒng)采取以下處理措施。

1) 統(tǒng)一將 4 臺機的壓力數(shù)顯表改為抗干擾能力更強的德國 WIKA PGT23．063 不銹鋼安全性電接點壓力表。該型號壓力表采用進口原裝傳感器，專用 V/I 集成電路，外圍器件少; 外殼采用鋁合金壓鑄外殼，三端隔離，靜電噴塑保護層; 采用4～20 mA DC 二線制信號傳送，抗干擾能力強，傳輸距離遠，現(xiàn)場安裝圖如圖 1 所示。

2) 壓力表供電電源選用 24 V DC 供電，供電電源從 PLC 兩個供電模塊引出，該供電模塊將兩路交直流 220 V 電源經(jīng)過內(nèi)部轉(zhuǎn)換后輸出 24 V AI電源，AI 電源經(jīng)端子引出給壓力表作為動力電源。這種設(shè)計保證了任意一路電源消失都不影響供電，可靠性較高。

3) 重新評估了模擬量信號上送的延時時間，程序中設(shè)計時間僅為 100 ms，延時時間過短將無法避開系統(tǒng)原因?qū)е碌奶��? 如果延時時間過長，又會延誤信號上報，錯過#佳控制時間，經(jīng)過討論，暫時將信號采集時間改為延時 500 ms。

4) 壓油裝置改造之前只有壓力開關(guān)一路作為故障判斷并參與流程控制，改造后增加模擬量信號。經(jīng)討論，決定取消程序中事故低油壓的模擬量參與流程控制，只保留壓力開關(guān)一路，#大限度地保證信號的可靠性，具體改動如圖 2 所示，圖中油壓過低( 3．30 MPa) 由壓力開關(guān)硬接點 DI 018 和壓力模擬量 YLBL05 共同控制，油壓過高( 4．05 MPa)由壓力開關(guān)硬接點 DI 020 和壓力模擬量 YLBL08 共同控制，壓力開關(guān)和壓力模擬量任一路滿足條件，均可啟動流程，而事故低油壓僅保留壓力開關(guān) DI017 一路控制。

7 應用效果

經(jīng)過整改后目前壓油裝置系統(tǒng)運行穩(wěn)定，壓力表數(shù)顯的顯示正常，模擬量輸出穩(wěn)定，未再次誤報信號，實踐證明以上分析及處理是正確的。

 

8 結(jié)語

事故低油壓信號是重要的 SOE 量，在機組發(fā)電態(tài)時，此信號可直接作用于緊急停機電磁閥。本次壓油裝置改造新增了壓力模擬量信號，與壓力開關(guān)硬接點構(gòu)成冗余配置，保證了起泵停泵等信號的可靠性，也為平時的運行帶來了方便，但由于事故低油壓這種重要的信號的存在，反而又增加了一處風險點，所以在平時的處理中，要盡量做到“重要信號回路，越簡單越好”，以達到保證信號可靠性的目的。壓力表的穩(wěn)定性及抗干擾能力對于機組穩(wěn)定運行也至關(guān)重要，強電設(shè)備的啟動、停止會對系統(tǒng)產(chǎn)生強烈的干擾。這些干擾信號，以不同的方式和途徑混入到測量信號中，將直接影響到控制效果［4］，我們要重點把控壓力表的供電可靠性及控制回路安全性，如使用可靠供電模塊、接線時使用屏蔽線、定期維護校驗等。此外可以考慮將油泵的啟動方式該為軟啟動方式。近年來，隨著電力技術(shù)的發(fā)展，低成本的電子式軟啟動器已廣泛應用于電力企業(yè)，其優(yōu)勢在于具有調(diào)速、穩(wěn)壓以及保護功能［5］。總之，在水電廠設(shè)備改造及日常維護中對重要信號的防誤報措施必須全面考慮，這樣才能從根源上杜絕誤發(fā)信號所引起的不安全事件。