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一次风机变频器故障导致机组非停事故分析及应对措施

摘要：一次风机是火电机组锅炉侧的重要辅机设备，正确分析判断一次风机出现异常的原因，对保证机组安全具有重大意义。本文介绍了一起330MW机组在运行中，一台一次风机变频器故障导致锅炉灭火机组跳闸的处理，通过对异常原因进行认真分析，并提出针对性的防范措施，有效的保障了机组的安全稳定运行，对同类型机组类似设备异常处理有很好的借鉴作用。
关键词：一次风机；变频调速；UPS输出；控制电源
一、系统概述：
某公司6号机组330MW，6号锅炉为东方锅炉股份有限公司制造，为亚临界参数、四角切圆燃烧方式、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、自然循环汽包炉。采用两台变频调速离心式冷一次风机。6号发电机与变压器系统为单元式接线。
6号锅炉一次风机变频装置为湖北某公司生产的空冷式SH-HVF-Y6K-1600型高压变频器。该变频装置UPS电源为深圳某公司生产的YDE1200后备式不间断电源装置，经主控电源板供给一次风机变频装置PLC电源、控制面板电源。UPS有一路交流电源输入，引自炉MCC。正常情况下变频器控制板件电源由此路交流电经UPS输出，当此路交流电源失去，应无扰自动切换至UPS的蓄电池供电，UPS输出应无中断。
二、事故经过
2017年7月27日21时39分，6号机组负荷320MW,6A、6B引风机、6A、6B送风机、6A、6B一次风机、6A、6B、6C、6D磨运行。
21:39:45系统冲击一次，集控室照明忽闪一次，运行中4台磨煤机报警光字牌同时闪烁。21:41:196A磨煤机跳闸，燃料RB动作，AB层1、3油枪自动投入，立即手动投入AB及BC层4支油枪，同时手动退出协调方式、投DEH功率控制快速向160MW减负荷，处理过程中6C、6B、6D磨煤机也相继跳闸。21:45:166号锅炉MFT动作,首出为“锅炉总风量﹤30%”，同时汽轮机跳闸，发电机解列。
22:10排查原因，就地检查发现6B一次风机变频器显示屏黑屏，变频装置PLC电源、控制面板电源失去。
三、原因分析：
直接原因：电网发生冲击，一次风机变频器UPS一次电源异常，同时UPS蓄电池电压不足，UPS电源输出失去，是此次非停的直接原因。
事故发生时厂区周边地区出现雷雨强对流天气，区外故障引起系统冲击，330KV母线B相电压瞬间降至40%，导致并网机组的厂用电压陡降，引起6B一次风机变频装置UPS的交流输入电源电压降低，同时UPS电池电压低于90%额定电压，UPS电源低电压保护动作，闭锁UPS输出，造成6B一次风机变频装置控制器、PLC电源失去。
变频装置控制器及PLC电源失去后，变频器停止工作，无法完成变频至工频的自动切换，导致6B一次风机电机停转，同时也无法发出故障报警及跳开6KV开关指令。
因6B一次风机6KV开关未跳开，造成“一次风机RB”未触发，6A一次风机超驰转全速逻辑未启动，6B一次风机出口门未联关。一次风由6B一次风机吸入口处泄漏，一次风母管压力急剧下降，运行的四台磨煤机因一次风量低相继跳闸。
磨煤机相继跳闸过程中，再热蒸汽温度5分钟内持续下降68℃。同时机组送风仍在自动状态，根据煤量自动降低送风机出力（送风机动叶开度由70%关小至10%），锅炉总风量低于30%额定风量，触发MFT动作，同时满足再热汽温10分钟内下降幅度超过50℃跳机条件，汽轮机、发电机跳闸。
扩大原因：在异常发生后，运行人员没有发现故障现象，没有采取针对性措施，是此次非停的扩大原因。
6B一次风机变频装置控制器、PLC失电，不能正常发出报警，导致运行人员未能及时发现异常，未采取手动断开6B一次风机6KV开关或关6B一次风机出口门等措施，导致磨煤机跳闸；在忙于处理磨煤机跳闸时又疏于锅炉总风量的监视调整，导致总风量低触发MFT动作，与再热汽温10分钟内下降50℃后，机组跳闸。
四、暴露的问题：
（一）设备方面：
1、一次风机变频器控制电源仅取一路交流电源经UPS接入变频器控制回路，设计不合理，没有考虑到供电可靠性。
2、变频器UPS蓄电池投运近5年，已接近使用寿命，电压不足。
3、UPS蓄电池电压低于90%额定电压，UPS电源装置低电压保护动作闭锁UPS电源输出，交流电源恢复正常后UPS电源输出不能自动恢复，保护设置不合理。
（二）人员方面
1、运行人员监盘不认真。异常发生后未能及时发现6B一次风机电流到零、出口风压、风量重要参数的异常变化，未能及时判断出6B一次风机停转，致使故障扩大。
2、运行人员异常事故处理能力不足。对异常现象原因分析不到位，未能采取针对性措施。在异常处理过程中疏于对其他参数的监视和调整，导致非停。
（三）管理方面
1、设备检查维护工作不到位。在机组停备、临修期间未对变频器UPS电源进行切换试验，未对蓄电池进行性能检查。
2、设备保护逻辑管理存在漏洞。一次风机变频器UPS输出停止后无跳6KV开关的保护回路。
3、运行管理不到位。运行人员监盘不认真，对重要参数异常变化未及时发现；对设备异常现象分析判断迟缓，未及时有效干预处置，导致故障扩大，发生非停事件。
五、整改措施：
1、实施设备技术改造。论证变频装置控制电源改造成双电源或增加变频器UPS旁路电源技术方案，制定改造计划，利用停机机会实施，提高变频装置控制器及PLC工作电源供电可靠性。
2、认真执行设备检查维护工作。在机组停备、临修期间对变频器UPS电源进行切换试验，对UPS蓄电池进行性能检查、试验。
3、完善UPS电池低电压保护设置。当UPS电池电压低于90%额定电压，同时UPS交流电源故障，UPS电源装置低电压保护动作闭锁UPS电源输出；当交流电源恢复正常后UPS输出应自动恢复，恢复向变频装置控制器及PLC供电。
4、优化、完善一次风机保护逻辑。增加变频器停止工作时跳一次风机6KV开关、触发一次风机RB的热控保护回路。
5、加强运行管理。提高运行人员监盘质量，加强对主要参数的监视和变化分析。尤其是夏季高温、大风、暴雨、雷电剧烈活动期间，加强监盘工作，对系统冲击提高警惕，加强就地检查，勤浏览DCS画面、参数，及时发现设备异常、并有效干预调整，防止事故扩大。
6、加强运行人员培训，提高事故处置能力。针对一次风机变频器异常后不跳6KV开关，不触发RB逻辑，开展有针对性的事故预想和异常处理演练，提高集控人员异常事故应急处置能力。
六、结束语
锅炉一次风机主要承担向炉膛输送燃料的重要任务，一旦发生故障将导致锅炉灭火甚至机组跳闸的严重后果。一次风机的安全稳定运行关系着整个锅炉、机组的安全运行。现代燃煤机组一次风机、凝结泵等绝大多数采用变频调速。通过这起典型的事故分析，我们看到一次风机、凝结泵等采用变频调速的设备，其变频装置控制系统电源可靠性仍需进行论证提高。通过进行变频装置控制电源双电源或增加变频器UPS旁路电源改造，加强对UPS蓄电池定期检查和性能试验，提高变频器UPS输出供电可靠性。通过增加变频器停止工作时跳开设备6KV开关、触发RB的热控保护回路，同时加强运行人员培训，提高转机变频器故障情况下的处置能力，避免故障扩大保障机组安全运行。对于火电燃煤机组类似故障的处理及防范具有典型的借鉴意义。

-全文完-