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某水电厂事故低油压信号误报的分析与处理

作时间:2019-04-26  来源:广东省粤电集团天生桥一级水电开发有限责任企业水力发电厂,  编辑:张朝强
   

 摘 要: 笔者以某水电厂 4 号机组在停机过程中误报事故低油压信号的事件为例,对不安全事件的发生进行了详细分析,并提出了相应的整改措施,以非常大程度避免此信号在机组开机运行过程中误报导致跳机的风险。GNs压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
1 概述
2017 年 4 月 20 日 19: 20,某电厂 4 号机在停机过程中压油装置误报 “事故低油压”和 “油压过低”信号。事故低油压是能关闭水轮机导水机构的压油装置的非常低油压,即能驱动导叶的非常低油压,当压力低于此值,调速器将失去控制,低油压事故属于水机保护的一种。由于 LCU 监控流程设计的是在机组运行过程中收到此信号时,开出信号到调速器电柜,再发信号到紧急停机电磁阀,启动紧急停机流程[1],此时机组恰巧在停机状态,故此信号未造成机组设备异常。检修部二次班人员接到通知后迅速到达现场,搜集事件记录及故障记录,第一时间分析不安全事件的原因,并提出整改措施,避免此信号在开机过程中由于误报而造成停机。现将检查情况、处理措施及经验总结做以下简要说明,供大家参考。
 
2 调速器压油装置基本参数及控制策略
压油装置型号: QY/F-100;
压油槽容积: 16 m3;
非常大工作压力: 4.0 MPa;
油泵数量: 2;
控制策略: 
1) 当压力降到 3. 6 MPa,且油位小于 0.8 m 时,先启动油泵进行打油,油位在 0.8m 或压力达到 3.95 MPa 时,停止打油。
2) 当压力降到 3.3 MPa,且油位若小于 0.8 m,启动备用泵,油位在 0.8 m 或压力达到 3.95 MPa 时,停止打油。
3) 当压力降到 2.8 MPa,报事故低油压; 此时油位若小于 0.8 m,再次发令启动主泵和备用泵,油位在 0. 8 m 或压力达到 3. 95 MPa 时,停止打油。
4) 当压力达到 4.05 MPa,报油压过高; 此时马上停止打油。
 
3 事件经过
2017 年 4 月 20 日 19: 20: 56,压油装置上送监控事故低油压、油压过低和系统故障三个信号;19: 35: 38,运行人员现地检查,确认油压油位均正常,手动复归信号,并通知二次班人员进行处理。
 
4 压油装置控制柜显示事件记录
记录时间是 2017 年 4 月 20 日,通过现场触摸屏事件记录分析,记录中 C 表示发生事件,CD 表示发生事件复归,具体过程如下。
 
4.1 事件记录
19: 19: 41 C AI 起主泵油压( 3.6 MPa) ;
19: 19: 41 C 1 号主泵运行信号闭合;
19: 19: 54 CD AI 起主泵油压( 3.6 MPa) ;
19: 20: 52 C AI 油位正常;
19: 20: 53 C AI 油位正常接点闭合;
19: 20: 56 C 油压( 3.95 MPa) 接点闭合,停泵;
19: 20: 56 CD 1 号泵运行信号闭合;
19: 20: 56 C AI 事故低油压( 2.8 MPa) ;
19: 20: 56 C AI 油压过低( 3.3 MPa) ;
19: 20: 56 C 系统故障;
19: 20: 58 CD AI 事故低油压( 2.8 MPa) ;
19: 20: 56 CD AI 油压过低( 3.3 MPa) ;
19: 20: 58 CD 系统故障复归。
 
4.2 记录分析
19: 19: 41 C AI 起主泵油压( 3.6 MPa) ,表示此时压力低于 3.6 MPa,达到起泵条件。19: 19: 41 C 1 号主泵运行信号闭合,油泵开始打油。
 
19: 20: 56 油压 3.95 MPa 节点闭合,达到压力开关硬接点的停泵条件,油泵停止打油,停泵瞬间同时报 “事故低油压”“油压过低”和 “系统故障”信号。
 
19: 20: 58 事件记录中显示系统故障复归,因“事故低油压”和 “油压过低”为故障信号,故显示在故障记录里的系统故障必须手动复归。
 
5 原因分析
通过事件记录分析,在停泵一瞬间报出 “AI事故低油压”和 “AI 油压过低”两个故障信号,两秒后故障复归,结合运行人员观察,报出此信号时,油压和油位均在正常值,属于误报。该厂的油压信号是由模拟量和压力开关两路信号控制,任意一路满足条件 PLC 均会在触摸屏上推出相应信号事件记录简报,并启动启泵流程,重要信号如事故低油压、油压过低、油压过高、压力的模拟量等信号将同时上送监控,事件记录中仅有模拟量动作,并未报出压力开关动作( 模拟量动作信号前有 AI标志,开关量动作有 DI 标志) ,因此确定此故障信号为压力数显表输出的模拟量跳变引起的。
 
4 号机压力数显表采用三畅 ( 0 ~5 MPa) 压力表,额定工作电压为 AC220V,动力电源 是 从 1 号泵的进线引 出,由 于 油 泵 功 率 为
75 kW,功率较大,初步判断压力模拟量跳变故障是因信号受到干扰引起的。目前我国大部分大功率设备都是由交流电动机拖动,大功率交流电机在直接启动瞬间会产生诸多问题,在产生大电流的同时也会产生大量的电磁干扰,这会对装置周围的电气仪表产生干扰[2],结合事件记录分析得知,在停泵一瞬间由于负载突变,引起母线电压波动或过电压,从而造成低频或高频干扰[3],影响了数显表的电源采集,导致模拟量跳变。经查阅压力表说明书,模拟量由压力表延时 300 ms 开出,延时时间过短,并未大于系统自动恢复时间,非常终导致事故低油压信号误开出。
 
6 防范措施
因压油装置系统为新改造系统,改造之初并未考虑到压力表供电的可靠性以及程序的完善,经过此次事件,该厂技术人员重新梳理程序及控制回路,对压油装置系统采取以下处理措施。
1) 统一将 4 台机的压力数显表改为抗干扰能力更强的德国 WIKA PGT23.063 不锈钢安全性电接点压力表。该型号压力表采用进口原装传感器,专用 V/I 集成电路,外围器件少; 外壳采用铝合金压铸外壳,三端隔离,静电喷塑保护层; 采用4~20 mA DC 二线制信号传送,抗干扰能力强,传输距离远,现场安装图如图 1 所示。
改造采用的新型压力表现场安装图
2) 压力表供电电源选用 24 V DC 供电,供电电源从 PLC 两个供电模块引出,该供电模块将两路交直流 220 V 电源经过内部转换后输出 24 V AI电源,AI 电源经端子引出给压力表作为动力电源。这种设计保证了任意一路电源消失都不影响供电,可靠性较高。
3) 重新评估了模拟量信号上送的延时时间,程序中设计时间仅为 100 ms,延时时间过短将无法避开系统原因导致的跳变; 如果延时时间过长,又会延误信号上报,错过非常佳控制时间,经过讨论,暂时将信号采集时间改为延时 500 ms。
4) 压油装置改造之前只有压力开关一路作为故障判断并参与流程控制,改造后增加模拟量信号。经讨论,决定取消程序中事故低油压的模拟量参与流程控制,只保留压力开关一路,非常大限度地保证信号的可靠性,具体改动如图 2 所示,图中油压过低( 3.30 MPa) 由压力开关硬接点 DI 018 和压力模拟量 YLBL05 共同控制,油压过高( 4.05 MPa)由压力开关硬接点 DI 020 和压力模拟量 YLBL08 共同控制,压力开关和压力模拟量任一路满足条件,均可启动流程,而事故低油压仅保留压力开关 DI017 一路控制。
改造后的流程控制屏幕截图
7 应用效果
经过整改后目前压油装置系统运行稳定,压力表数显的显示正常,模拟量输出稳定,未再次误报信号,实践证明以上分析及处理是正确的。
 
8 结语
事故低油压信号是重要的 SOE 量,在机组发电态时,此信号可直接作用于紧急停机电磁阀。本次压油装置改造新增了压力模拟量信号,与压力开关硬接点构成冗余配置,保证了起泵停泵等信号的可靠性,也为平时的运行带来了方便,但由于事故低油压这种重要的信号的存在,反而又增加了一处风险点,所以在平时的处理中,要尽量做到“重要信号回路,越简单越好”,以达到保证信号可靠性的目的。压力表的稳定性及抗干扰能力对于机组稳定运行也至关重要,强电设备的启动、停止会对系统产生强烈的干扰。这些干扰信号,以不同的方式和途径混入到测量信号中,将直接影响到控制效果[4],大家要重点把控压力表的供电可靠性及控制回路安全性,如使用可靠供电模块、接线时使用屏蔽线、定期维护校验等。此外可以考虑将油泵的启动方式该为软启动方式。近年来,随着电力技术的发展,低成本的电子式软启动器已广泛应用于电力企业,其优势在于具有调速、稳压以及保护功能[5]。总之,在水电厂设备改造及日常维护中对重要信号的防误报措施必须全面考虑,这样才能从根源上杜绝误发信号所引起的不安全事件。
注明,三畅仪表文章均为原创,转载请标明本文地址

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