张帆，张伟

(神华国华永州发电有限责任公司，湖南永州425000)

电厂工业水泵跳闸异常处理及优化改造

张帆，张伟

(神华国华永州发电有限责任公司，湖南永州425000)

根据某电厂工业水泵运行中因控制回路故障而跳闸，造成工业水系统停运、空压机系统停运、循环水泵轴承温度高等一系列异常问题，分析了工业水泵控制回路设计存在的问题及工业水系统停运对其它系统和设备带来的影响，并提出了相应的处理意见及优化改造措施。

工业水泵；工业水；冷却水；优化改造

发电厂的工业水是在原水的基础上通过沉淀、过滤、净化等工艺预处理而成。其水质应满足碳酸盐硬度＜250 mg/L， pH 值在 6.5～9.5范围内〔1〕，悬浮物的含量，对于300 MW以上机组，宜小于50 mg/L，对于其他机组，应小于100 mg/L〔2〕。电厂工业水系统向很多辅机和辅助系统提供冷却用水和工艺用水，是电厂里工艺流程的重要组成部分，与电厂机组运行的安全性和稳定性紧密相连。机组正常运行期间，若发生工业水系统停运，将会引起空压机跳闸、循环水泵轴承温度高等一系列异常事件，给机组的安全运行带来威胁。通过对工业水泵运行中异常跳闸造成工业水系统停运、空压机系统停运、循环水泵轴承温度高等一系列异常问题，分析了工业水泵控制回路设计存在的问题及工业水系统停运对其他系统和设备带来的影响，并提出了相应的处理意见、建议及优化改造措施，对进行该类异常事件的事故处理及相关系统的优化改造具有一定的参考和借鉴意义。

1 电厂工业水系统介绍

某电厂为2台350 MW超临界湿冷燃煤热电联产机组，电厂设计安装了3台工业水泵，1套变频器，正常时工业水泵1台变频运行两台工频备用，3台可任意一台选择变频运行。电厂工业水系统由工业消防水池、工业水泵、工业水管路和工业水用户等组成，如图1所示。其主要作用是为空压机及干燥机、循环水泵、空预器轴承、锅炉启动疏水泵、脱硫浆液循环泵、氧化风机油泵等转动机械提供冷却水，同时为化学专业汽水取样间、制氢站制氢设备及脱硫工艺水箱等用户提供冷却水和补充水源。

图1 工业水系统

2 异常及处理

事发前工况，2017年1月7日，该电厂1号机组负荷300 MW，2号机组停运，空压机系统A，B，C，E空压机运行，F空压机检修。10时05分，发现B工业水泵跳闸，A，C备用工业水泵未联锁启动，立即手动试启A和C工业水泵也无法启动，事件造成全厂工业水系统停运。10时07分值班员发现B，C，A空压机相继跳闸，立即启动D空压机运行，紧接着E空压机发生跳闸，3 min后最后一台D空压机也跳闸，压缩空气母管压力开始快速下降，相关设备跳闸参数趋势如图2所示。为减缓压缩空气母管压力下降速度，立即停止除灰系统输灰，关闭压缩空气母管至输灰压缩空气储罐进气手动门，将机组负荷稳定在当前值，停止所有气动执行机构的操作。检查确认B工业水泵跳闸的原因为就地控制柜内控制回路保险熔断所致。因情况紧急，直接将相邻设备控制柜内的控制保险拆下安装在工业水泵控制柜内，10时20分工业水泵控制回路保险安装好，立即启动了ABC3台工业水泵和5台空压机运行，压缩空气系统压力逐渐恢复至0.7 MPa，循环水泵轴承及其他工业水用户的设备参数逐渐恢复正常。

图2 工业水泵跳闸相关设备参数历史趋势

3 异常情况分析

该电厂B工业水泵运行中异常跳闸，处于联锁备用状态的A，C工业水泵却未联锁启动，最终导致工业水系统停运。工业水系统的停运将会对空压机、循环水泵等很多工业水用户产生很大影响〔3〕。

3.1 原因分析

事发前，工业水泵的运行方式为B工业水泵变频运行，A，C工业水泵工频方式备用。B工业水泵跳闸后确认跳闸原因为控制回路保险熔断，更换保险后工业水泵启动运行正常。3台工业水泵设计为共用一个控制回路，这样当出现控制回路保险熔断时，3台工业水泵都将无法运行。发现该问题后对工业水泵的控制回路进行了优化改造〔4〕；改造后3台工业水泵的控制回路相互独立，互不干扰，一个控制回路控制一台工业水泵，这样有效避免了该类异常事件的再次发生，提高了工业水泵的运行可靠性。

3.2 对空压机系统的影响

该电厂共设计安装有6台空压机，正常时4台运行，2台备用，出口压力为0.73 MPa，6台空压机出口采用母管制。压缩空气系统的作用分别是为机组各气动阀门、气动执行机构、仪表等提供仪用气源，为气力除灰系统提供输灰动力气源以及为其他用户提供冷却或吹扫用的厂用气源。空压机系统运行的可靠性，直接影响电厂机组的安全运行，对安全生产极为重要。

该电厂空压机设计只有工业水1路冷却水源，当出现工业水中断时很容易造成全部空压机跳闸的严重后果。本次工业水系统异常停运后，导致运行的空压机因失去冷却水冷却而相继发生排气温度高保护动作跳闸，仪用及厂用压缩空气母管压力开始快速下降。为避免仪用压缩空气压力下降过快，立即停止了除灰系统输灰，关闭了压缩空气母管向输灰压缩空气的供气门。本次异常导致仪用、厂用压缩空气压力最低分别降至0.42 MPa，0.43 MPa，因一些气动阀门和执行机构在仪用压缩空气压力低至0.4 MPa以下时将无法保持正常工作，所以在此情况下应稳定机组当前负荷，停止所有气动门和气动执行机构的操作，以免机组的一些重要气动门和执行机构因气源压力不足出现异常动作，从而对机组的安全运行产生影响。异常发生后该电厂对空压机冷却水系统进行了优化改造〔5〕，在空压机房工业水进水母管上增设一路备用冷却水管路 (接自消防水)，正常时该路水源手动门关闭，当工业水中断时，及时投入备用冷却水，以提高空压机系统的运行可靠性。

3.3 对循环水泵的影响

该电厂循环水泵电机及轴承冷却水设计只有工业水1路冷却水源，当出现工业水系统异常停运时，容易引起循环水泵轴承温度快速升高，若工业水系统不能在短时间内恢复正常将会引发循环水泵轴承温度高保护跳闸，最终导致运行机组因凝汽器真空低保护动作而发生跳闸的异常事故。本次工业水系统异常停运事件，使1号机组1B循环水泵推力瓦温度由50℃最高上升至70℃，已接近设备报警值75℃ (设备跳闸值80℃)。此次异常处理拆借了相邻设备的控制保险。如果按照常规的设备异常联系处理流程，处理时间肯定会延长，这将对循环水泵和机组的安全运行带来严重威胁。在此情况下应做好启动备用循环水泵及备用真空泵的准备工作，以备在必要时随时投运，给事故处理争取更多的时间，同时做好机组破坏真空停机的事故预想。

为避免这种异常事件再次发生，对机组循环水泵的冷却水系统进行优化改造。分别在各循环水泵出口液控蝶阀后增设1路水源管，然后按对应机组分别将增设的水源管合并在一起，各自接到对应机组循环水泵的冷却水母管上，并在增设管路的各分支和母管上安装隔离阀门，如图3所示，图中虚线部分为建议优化改造管路。该路水源作为循环水泵的备用冷却水，当电厂工业水失去后投入运行，另外也可以在循环水泵启动正常后将其冷却水切换至该路运行，经过系统优化改造后可提高循环水泵的运行可靠性和机组的安全稳定性。

图3 循环水泵冷却水系统改造

3.4 对锅炉CEMS系统及脱硝系统的影响

压缩空气系统为锅炉CEMS(烟气在线监测系统)系统烟气采样探头提供反吹扫气源，当压缩空气压力过低或失去后可能会导致CEMS系统数据显示异常，影响发电厂环保数据的真实性。此时应注意监视CEMS系统相关参数，发现异常及时采取相应处理措施。

该电厂采用的是以尿素为还原剂的SNCR脱硝技术，其工作原理为脱硝系统的尿素经溶化后其溶液通过计量分配装置，在压缩空气的作用下经过尿素喷枪雾化后进入热解炉进行分解，分解出的氨气和二氧化碳再经由氨喷射系统进入脱硝烟道。尿素溶液的雾化效果好坏会直接影响到脱硝系统的运行和热解炉的安全。尿素溶液雾化不好会使热解炉内出现固化，而且一旦固化则很难再溶解，会造成热解炉流通面积减少，导致脱硝效率的降低，严重时会导致烟气排放的NOx含量超标。仪用压缩空气的压力和品质会直接影响尿素溶液的雾化效果，在压缩空气系统出现异常时应密切关注脱硝系统相关参数变化，出现异常时应及时调整，避免发生环保排放超标事件〔6〕，影响电厂效益。

3.5 对其它专业设备的影响

此次异常还造成了除灰系统的停运，脱硫石膏脱水系统A真空泵跳闸，A真空皮带脱水机及B石膏排出泵等设备跳闸。另外空预器轴承、锅炉启动疏水泵、脱硫浆液循环泵、氧化风机油泵等转动机械的冷却水，化学专业汽水取样间、制氢站制氢设备、溴化锂空调系统及脱硫工艺水箱等用户的冷却水和工艺用水都是使用的工业水。因本次工业水系统停运时间不是很长，短时间内对这些用户的运行没有造成较大影响，但是也要对每一个用户进行认真的检查，以防发生异常。

4 结论和建议

1)工业水系统是保证电厂各辅机正常运行的重要系统，系统的稳定性直接影响机组的稳定运行。机组运行期间发生工业水泵异常跳闸，应立即启动备用工业水泵运行，若工业水泵均无法启动导致工业水系统停运，应立即进行检查处理，尽快恢复运行。同时应密切监视好空压机、循环水泵等关系到机组运行安全的重要设备的运行情况，必要时可启动备用设备运行，若空压机和循环水泵设计有备用冷却水时，应立即投入运行。

2)为避免仪用压缩空气压力下降过快，空压机系统停运后应立即关闭压缩空气母管向输灰压缩空气的供气门。为避免机组的一些重要气动门和执行机构因气源压力低出现异常动作，对机组的安全运行产生影响，应稳定机组当前负荷，停止所有气动门和气动执行机构的操作，同时还应做好机组跳闸的事故预想。

3)该电厂通过对工业水泵控制回路及空压机冷却水系统进行优化改造，提高了工业水系统和空压机系统的运行可靠性，对保证电厂机组长周期安全稳定运行。

4)建议新建电厂在设计安装锅炉火检冷却风机、工业水泵等重要设备时，各设备的控制回路应分开，避免相互干扰；对于循环水泵、空压机等重要设备的冷却水应设计安装2路水源，以提高设备的运行可靠性。

〔1〕向泽长.火电厂工业冷却水系统拟定与分析 〔J〕.安徽电力，1999，16(3):64-65.

〔2〕罗贤勇.火力发电厂工业水系统设置探讨 〔J〕.沿海企业与科技，2009(10):144-146..

〔3〕王辉.热电厂工业水系统运行异常处理及结构优化 〔J〕.广东水利电力职业技术学院学报，2013，11(4):15-17.

〔4〕范国伟.电气控制与PLC应用技术 〔M〕.北京:人民邮电出版社.2013.

〔5〕秦文防，郑文敬，郑尊建，等.电厂压缩空气系统工艺改造〔J〕.电力科学与工程，2011，27(4):72-74.

〔6〕全国人大常委会办公厅.中华人民共和国大气污染防治法(最新修订本)〔M〕.北京:中国民主法治出版社.2015.

Abnormal Treatment and Optimization of Industrial Pump Trip in Power Plant

ZHANG Fan，ZHANG Wei
(Shenhua Guohua Yongzhou Power Generation Co.， Ltd， Yongzhou 425000， China)

The paper firstly points out the problem that the operation of the industrial water pump in a power plant is tripped due to the fault of the control circuit， resulting in a series of abnormal events such as industrial water system outage， air compressor system outage，circulating pump bearing temperature is high and so on.And then it analyzes the problems existing in the design of industrial water pump control circuit and the influence of industrial water system outage on other systems and equipment.At last it puts forward corresponding treatments and suggestions.

industrial water pump； industrial water； cooling water； optimization transformation

TK621.9

B

1008-0198(2017)05-0071-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.018

2017-08-22

张帆(1983)，男，汉族，河南商丘人，工程师，从事火力发电厂生产运行工作。