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      某水電廠 2 號機組事故孔板流量計誤動原因分析及處理

      作者: 來源: 發布時間:2019-11-16 10:42:25

          摘  要:本文以某水電廠 2 號機因事故低油壓邏輯不合理導致停機的事件為例,對事故發生原因進行了詳細分析,并提出了事故孔板流量計邏輯的優化措施,大大提高了機組安全運行的可靠性,為同類型事故低油壓邏輯的電廠技改提供參考。

          1  事故概況
          某水電廠共有六臺燈泡貫流式機組,總裝機容量為 6×32MW(192MW),多年年平均發電量 9.4 億 kWh,總庫容 3.4 億 m3,為無調節水庫,該水電廠主要以發電為主,兼顧航運、灌溉等效益。

          該水電廠每臺機組均配置獨立的壓力油罐,在調速系統中作為儲能器將系統的工作壓力穩定在一定范圍,吸收油泵啟動停止時所產生的壓力脈動,在系統出現故障、油泵不能啟動的情況下保證系統具有足夠的工作容量(壓力和油量)關閉導葉實現停機,保證機組安全。為了滿足壓力油罐內的壓力、油位(即油氣比例)等控制的要求,壓力油罐上安裝相應的壓力開關、油位開關,為滿足自動化控制的需要,還裝設壓力變送器、液位變送器,自動補氣裝置等。事件發生前,2 號機通過 1 號主變并入 220kV 系統運行,有功 27MW,無功 0Mvar,導葉開度 84%,槳葉開度 88%,壓力油罐壓力為 4.95MPa,油位 73mm。

          2018 年 12 月 6 日 15:10,該水電廠所屬集控中心調度大廳 4 號監控系統及中央控制室監控系統同時發出 2 號機事故報警信號:“2 號機組 3 號擴展機架 2 號 ~11 號槽模件故障動作”“2 號機壓力油罐壓力過低”“ 2 號機機械事故停機”“2 號機 02開關分位”“2 號機導葉全關動作”等。集控中心運行值班員通過檢查監控系統發現該水電廠 2 號機有功、無功等電氣量數據為 0,壓力油罐壓力、油位顯示灰色(品質為壞)。隨后通知現場值班人員進行檢查確認,發現 2 號機確已啟動事故停機流程,集控中心值班人員監視事故停機流程執行正常,并查看事故發生前后的相關數據曲線發現:壓力油罐油壓由 4.95MPa 突變為 0MPa,壓力油罐油位由73mm 突變為 -1185mm,在壓力油泵和補氣裝置投入的情況下,正常運行壓力范圍在 4.70MPa~5.0MPa之間,油位正常范圍在 -330mm~+110mm 之間,具體參見圖 1。

       

      1.jpg

          15:22,該水電廠 2 號機事故停機流程執行完畢 ,2 號機組可靠停機。

          2  事故原因分析
          經過現場檢查壓力油罐的壓力和油位,發現均與事故前基本一致,無明顯變化,即 2 號機壓力油罐實際壓力并未降低,然而監控系統卻顯示油壓由正常值突變為 0MPa,由此判斷此次事件可能是由于 2 號機壓力油罐的油壓信號傳輸中斷導致的事故孔板流量計誤動作。通過事件發生時監控系統出現的“2 號機組 3 號擴展機架 2 號 ~11 號槽模件故障動作”報警信號,對 2 號機組 3 號擴展機架進行現場檢查。經查看相關資料及現場實際核對,電廠 2 號機壓力油罐的油壓信號是通過該故障模件采集的,結合檢查結果發現:此次事件發生的原因是2 號機組 3 號擴展機架 2 號 ~11 號槽模件故障,導致送至 PLC 的兩個油壓模擬量信號通訊中斷,在滿足事故孔板流量計動作“三取二”條件后啟動事故孔板流量計 [1] 動作。

          此次事件是由于油壓模擬量信號通訊中斷引起的事故孔板流量計誤動作事件 [2]。在 PLC 的實際運行中,會對所接入的信號進行周期性的掃描,由于模擬量是一種連續變化的量,當發生通訊中斷時,PLC 掃描不到該信號則導致了此次保護誤動作事件。而開關量是一種非連續性的信號,它只有 0和 1 兩種狀態,就此次事件分析,壓力油罐的實際壓力并未降低,油罐上的壓力開關不會有開關量信號發出,此時即使發生通信中斷,PLC 也不會收到開關量變位的信號。針對上述分析,若將壓力油罐兩個模擬量中的其中一個更換為開關量,即“三取二”的啟動源為兩個油壓開關量和一個模擬量,在通信中斷時,壓力油罐的油壓實際未降低,兩個壓力開關就不會發出變位信號,“三取二”流程不滿足,因此不會造成由于通信中斷而造成的事故孔板流量計誤動作事件。

          事故孔板流量計是為防止機組油系統壓力異常降低造成機組失控事故而設置的保護,是水輪發電機組水機部分的一個重要保護。

          該水電廠六臺機組的壓力油罐油壓過低保護均采用“三取二”[3] 流程,即三個啟動源中有兩個滿足即認為條件滿足,水機保護動作啟動機械事故停機流程。三個啟動源分別為壓力油罐的兩個油壓模擬量和一個油壓開關量,兩個模擬量分別取自壓力油罐的兩個壓力傳感器,油壓開關量取自壓力油罐的壓力開關,經過處理將這些非電信號轉換為便于傳輸的電信號通過槽模件送至 PLC。

          而在 PLC 實際運行中,發現油壓模擬量易受通信網絡中斷的影響進而造成保護誤動作。當槽模件發生故障后,導致油壓模擬量信號消失,從而因保護誤動作導致機組啟動機械事故停機流程 [4]。

          3 處理措施
          由于模擬量的實時傳輸性,在通信網絡中斷時會導致 PLC 無法監測到信號而造成保護誤動,而開關量只有在達到設定值時才會開出,不存在通信中斷造成保護誤動的情況。因此,技改人員對此作出了技術修改,對 6 臺機組 PLC 壓力油罐油壓過低保護的“三取二”流程進行優化,將其三個啟動源改為壓力油罐的兩個油壓開關量和一個油壓模擬量,將壓力油罐的一個壓力傳感器更換為壓力開關 [5],同樣是三個啟動源兩個同時滿足壓力油罐油壓過低的條件,就會啟動機組機械事故停機流程。同時修改相應的 PLC 程序、觸摸屏和上位機數據庫。

          4 結語
         本文針對某水電廠 2 號機事故孔板流量計誤動事件進行了原因查找和分析,發現了造成保護誤動的原因是由于 2 號機 PLC 機架槽模件故障導致兩個油壓模擬量信號同時消失造成的,并結合PLC 實際運行中發現的模擬量信號易受通信網絡中斷影響的特點進行分析,通過將其中一個壓力傳感器更換為壓力開關的流程優化,提高了事故孔板流量計功能的可靠性和安全性,為同行解決此類問題提供了思路和參考 .

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