1 概述

2017 年 4 月 20 日 19: 20，某電廠 4 號(hào)機(jī)在停機(jī)過(guò)程中壓油裝置誤報(bào) “事故低油壓”和 “油壓過(guò)低”信號(hào)。事故低油壓是能關(guān)閉水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的壓油裝置的#低油壓，即能驅(qū)動(dòng)導(dǎo)葉的#低油壓，當(dāng)壓力低于此值，調(diào)速器將失去控制，低油壓事故屬于水機(jī)保護(hù)的一種。由于 LCU 監(jiān)控流程設(shè)計(jì)的是在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中收到此信號(hào)時(shí)，開(kāi)出信號(hào)到調(diào)速器電柜，再發(fā)信號(hào)到緊急停機(jī)電磁閥，啟動(dòng)緊急停機(jī)流程［1］，此時(shí)機(jī)組恰巧在停機(jī)狀態(tài)，故此信號(hào)未造成機(jī)組設(shè)備異常。檢修部二次班人員接到通知后迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，搜集事件記錄及故障記錄，地衣時(shí)間分析不安全事件的原因，并提出整改措施，避免此信號(hào)在開(kāi)機(jī)過(guò)程中由于誤報(bào)而造成停機(jī)。現(xiàn)將檢查情況、處理措施及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)做以下簡(jiǎn)要說(shuō)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(hào): 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(dāng)壓力降到 3． 6 MPa，且油位小于 0．8 m 時(shí)，先啟動(dòng)油泵進(jìn)行打油，油位在 0．8m 或壓力達(dá)到 3．95 MPa 時(shí)，停止打油。

2) 當(dāng)壓力降到 3．3 MPa，且油位若小于 0．8 m，啟動(dòng)備用泵，油位在 0．8 m 或壓力達(dá)到 3．95 MPa 時(shí)，停止打油。

3) 當(dāng)壓力降到 2．8 MPa，報(bào)事故低油壓; 此時(shí)油位若小于 0．8 m，再次發(fā)令啟動(dòng)主泵和備用泵，油位在 0． 8 m 或壓力達(dá)到 3． 95 MPa 時(shí)，停止打油。

4) 當(dāng)壓力達(dá)到 4．05 MPa，報(bào)油壓過(guò)高; 此時(shí)立即停止打油。

 

3 事件經(jīng)過(guò)

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(guò)低和系統(tǒng)故障三個(gè)信號(hào);19: 35: 38，運(yùn)行人員現(xiàn)地檢查，確認(rèn)油壓油位均正常，手動(dòng)復(fù)歸信號(hào)，并通知二次班人員進(jìn)行處理。

 

4 壓油裝置控制柜顯示事件記錄

記錄時(shí)間是 2017 年 4 月 20 日，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(fù)歸，具體過(guò)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(hào)主泵運(yùn)行信號(hào)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(diǎn)閉合;

19: 20: 56 C 油壓( 3．95 MPa) 接點(diǎn)閉合，停泵;

19: 20: 56 CD 1 號(hào)泵運(yùn)行信號(hào)閉合;

19: 20: 56 C AI 事故低油壓( 2．8 MPa) ;

19: 20: 56 C AI 油壓過(guò)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(guò)低( 3．3 MPa) ;

19: 20: 58 CD 系統(tǒng)故障復(fù)歸。

 

4．2 記錄分析

19: 19: 41 C AI 起主泵油壓( 3．6 MPa) ，表示此時(shí)壓力低于 3．6 MPa，達(dá)到起泵條件。19: 19: 41 C 1 號(hào)主泵運(yùn)行信號(hào)閉合，油泵開(kāi)始打油。

 

19: 20: 56 油壓 3．95 MPa 節(jié)點(diǎn)閉合，達(dá)到壓力開(kāi)關(guān)硬接點(diǎn)的停泵條件，油泵停止打油，停泵瞬間同時(shí)報(bào) “事故低油壓”“油壓過(guò)低”和 “系統(tǒng)故障”信號(hào)。

 

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

 

5 原因分析

通過(guò)事件記錄分析，在停泵一瞬間報(bào)出 “AI事故低油壓”和 “AI 油壓過(guò)低”兩個(gè)故障信號(hào)，兩秒后故障復(fù)歸，結(jié)合運(yùn)行人員觀察，報(bào)出此信號(hào)時(shí)，油壓和油位均在正常值，屬于誤報(bào)。該廠的油壓信號(hào)是由模擬量和壓力開(kāi)關(guān)兩路信號(hào)控制，任意一路滿足條件 PLC 均會(huì)在觸摸屏上推出相應(yīng)信號(hào)事件記錄簡(jiǎn)報(bào)，并啟動(dòng)啟泵流程，重要信號(hào)如事故低油壓、油壓過(guò)低、油壓過(guò)高、壓力的模擬量等信號(hào)將同時(shí)上送監(jiān)控，事件記錄中僅有模擬量動(dòng)作，并未報(bào)出壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作( 模擬量動(dòng)作信號(hào)前有 AI標(biāo)志，開(kāi)關(guān)量動(dòng)作有 DI 標(biāo)志) ，因此確定此故障信號(hào)為壓力數(shù)顯表輸出的模擬量跳變引起的。

 

4 號(hào)機(jī)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(dòng)力電源 是 從 1 號(hào)泵的進(jìn)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(hào)受到干擾引起的。目前我國(guó)大部分大功率設(shè)備都是由交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，大功率交流電機(jī)在直接啟動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生諸多問(wèn)題，在產(chǎn)生大電流的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的電磁干擾，這會(huì)對(duì)裝置周?chē)�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(fù)載突變，引起母線電壓波動(dòng)或過(guò)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(dǎo)致模擬量跳變。經(jīng)查閱壓力表說(shuō)明書(shū)，模擬量由壓力表延時(shí) 300 ms 開(kāi)出，延時(shí)時(shí)間過(guò)短，并未大于系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)時(shí)間，#終導(dǎo)致事故低油壓信號(hào)誤開(kāi)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(guò)此次事件，該廠技術(shù)人員重新梳理程序及控制回路，對(duì)壓油裝置系統(tǒng)采取以下處理措施。

1) 統(tǒng)一將 4 臺(tái)機(jī)的壓力數(shù)顯表改為抗干擾能力更強(qiáng)的德國(guó) WIKA PGT23．063 不銹鋼安全性電接點(diǎn)壓力表。該型號(hào)壓力表采用進(jìn)口原裝傳感器，專(zhuān)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(hù)層; 采用4～20 mA DC 二線制信號(hào)傳送，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)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(gè)供電模塊引出，該供電模塊將兩路交直流 220 V 電源經(jīng)過(guò)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(dòng)力電源。這種設(shè)計(jì)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(píng)估了模擬量信號(hào)上送的延時(shí)時(shí)間，程序中設(shè)計(jì)時(shí)間僅為 100 ms，延時(shí)時(shí)間過(guò)短將無(wú)法避開(kāi)系統(tǒng)原因?qū)е碌奶��? 如果延時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，又會(huì)延誤信號(hào)上報(bào)，錯(cuò)過(guò)#佳控制時(shí)間，經(jīng)過(guò)討論，暫時(shí)將信號(hào)采集時(shí)間改為延時(shí) 500 ms。

4) 壓油裝置改造之前只有壓力開(kāi)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(hào)。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(kāi)關(guān)一路，#大限度地保證信號(hào)的可靠性，具體改動(dòng)如圖 2 所示，圖中油壓過(guò)低( 3．30 MPa) 由壓力開(kāi)關(guān)硬接點(diǎn) DI 018 和壓力模擬量 YLBL05 共同控制，油壓過(guò)高( 4．05 MPa)由壓力開(kāi)關(guān)硬接點(diǎn) DI 020 和壓力模擬量 YLBL08 共同控制，壓力開(kāi)關(guān)和壓力模擬量任一路滿足條件，均可啟動(dòng)流程，而事故低油壓僅保留壓力開(kāi)關(guān) DI017 一路控制。

7 應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)整改后目前壓油裝置系統(tǒng)運(yùn)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(bào)信號(hào)，實(shí)踐證明以上分析及處理是正確的。

 

8 結(jié)語(yǔ)

事故低油壓信號(hào)是重要的 SOE 量，在機(jī)組發(fā)電態(tài)時(shí)，此信號(hào)可直接作用于緊急停機(jī)電磁閥。本次壓油裝置改造新增了壓力模擬量信號(hào)，與壓力開(kāi)關(guān)硬接點(diǎn)構(gòu)成冗余配置，保證了起泵停泵等信號(hào)的可靠性，也為平時(shí)的運(yùn)行帶來(lái)了方便，但由于事故低油壓這種重要的信號(hào)的存在，反而又增加了一處風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，所以在平時(shí)的處理中，要盡量做到“重要信號(hào)回路，越簡(jiǎn)單越好”，以達(dá)到保證信號(hào)可靠性的目的。壓力表的穩(wěn)定性及抗干擾能力對(duì)于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行也至關(guān)重要，強(qiáng)電設(shè)備的啟動(dòng)、停止會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾。這些干擾信號(hào)，以不同的方式和途徑混入到測(cè)量信號(hào)中，將直接影響到控制效果［4］，我們要重點(diǎn)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(shí)使用屏蔽線、定期維護(hù)校驗(yàn)等。此外可以考慮將油泵的啟動(dòng)方式該為軟啟動(dòng)方式。近年來(lái)，隨著電力技術(shù)的發(fā)展，低成本的電子式軟啟動(dòng)器已廣泛應(yīng)用于電力企業(yè)，其優(yōu)勢(shì)在于具有調(diào)速、穩(wěn)壓以及保護(hù)功能［5］。總之，在水電廠設(shè)備改造及日常維護(hù)中對(duì)重要信號(hào)的防誤報(bào)措施必須全面考慮，這樣才能從根源上杜絕誤發(fā)信號(hào)所引起的不安全事件。