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壓力變送器

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某水電廠事故低油壓信號誤報的分析與處理

作時間:2019-04-26  來源:廣東省粵電集團天生橋一級水電開發有限責任公司水力發電廠,  作者:張朝強
   

 摘 要: 筆者以某水電廠 4 號機組在停機過程中誤報事故低油壓信號的事件為例,對不安全事件的發生進行了詳細分析,并提出了相應的整改措施,以非常大程度避免此信號在機組開機運行過程中誤報導致跳機的風險。uae壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
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。事故低油壓是能關閉水輪機導水機構的壓油裝置的非常低油壓,即能驅動導葉的非常低油壓,當壓力低于此值,調速器將失去控制,低油壓事故屬于水機保護的一種。由于 LCU 監控流程設計的是在機組運行過程中收到此信號時,開出信號到調速器電柜,再發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,故此信號未造成機組設備異常。檢修部二次班人員接到通知后迅速到達現場,搜集事件記錄及故障記錄,第一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,F將檢查情況、處理措施及經驗總結做以下簡要說明,供大家參考。
 
2 調速器壓油裝置基本參數及控制策略
壓油裝置型號: QY/F-100;
壓油槽容積: 16 m3;
非常大工作壓力: 4.0 MPa;
油泵數量: 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 事件經過
2017 年 4 月 20 日 19: 20: 56,壓油裝置上送監控事故低油壓、油壓過低和系統故障三個信號;19: 35: 38,運行人員現地檢查,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,通過現場觸摸屏事件記錄分析,記錄中 C 表示發生事件,CD 表示發生事件復歸,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 節點閉合,達到壓力開關硬接點的停泵條件,油泵停止打油,停泵瞬間同時報 “事故低油壓”“油壓過低”和 “系統故障”信號。
 
19: 20: 58 事件記錄中顯示系統故障復歸,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控,事件記錄中僅有模擬量動作,并未報出壓力開關動作( 模擬量動作信號前有 AI標志,開關量動作有 DI 標志) ,因此確定此故障信號為壓力數顯表輸出的模擬量跳變引起的。
 
4 號機壓力數顯表采用三暢 ( 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生諸多問題,在產生大電流的同時也會產生大量的電磁干擾,這會對裝置周圍的電氣儀表產生干擾[2],結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],影響了數顯表的電源采集,導致模擬量跳變。經查閱壓力表說明書,模擬量由壓力表延時 300 ms 開出,延時時間過短,并未大于系統自動恢復時間,非常終導致事故低油壓信號誤開出。
 
6 防范措施
因壓油裝置系統為新改造系統,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,經過此次事件,該廠技術人員重新梳理程序及控制回路,對壓油裝置系統采取以下處理措施。
1) 統一將 4 臺機的壓力數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,現場安裝圖如圖 1 所示。
改造采用的新型壓力表現場安裝圖
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 電源經過內部轉換后輸出 24 V AI電源,AI 電源經端子引出給壓力表作為動力電源。這種設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,程序中設計時間僅為 100 ms,延時時間過短將無法避開系統原因導致的跳變; 如果延時時間過長,又會延誤信號上報,錯過非常佳控制時間,經過討論,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,只保留壓力開關一路,非常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)由壓力開關硬接點 DI 020 和壓力模擬量 YLBL08 共同控制,壓力開關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 DI017 一路控制。
改造后的流程控制屏幕截圖
7 應用效果
經過整改后目前壓油裝置系統運行穩定,壓力表數顯的顯示正常,模擬量輸出穩定,未再次誤報信號,實踐證明以上分析及處理是正確的。
 
8 結語
事故低油壓信號是重要的 SOE 量,在機組發電態時,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,與壓力開關硬接點構成冗余配置,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。壓力表的穩定性及抗干擾能力對于機組穩定運行也至關重要,強電設備的啟動、停止會對系統產生強烈的干擾。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,隨著電力技術的發展,低成本的電子式軟啟動器已廣泛應用于電力企業,其優勢在于具有調速、穩壓以及保護功能[5]?傊,在水電廠設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信號所引起的不安全事件。
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