天津大唐国际盘山发电有限责任公司 张丰

1 电厂基本情况介绍

大唐盘山电厂4号机组为2002年投产的600MW亚临界火电机组。电厂的给水系统由2台50%容量汽动调速给水泵和1台30%容量电动调速给水泵组成，正常运行时，两台汽动给水泵运行，电动给水泵备用，一旦有汽动给水泵故障跳闸，电动给水泵联锁启动。电动给水泵泵体采用沈阳水泵厂的50CHTA/6SP筒式多级离心泵，电机为上海电机厂的YKS800-4 6000KV 空冷电机，控制机构采用福伊特R16K550.1液压勺管调节式液力耦合器。

大唐盘山电厂DCS控制系统采用北京ABBBailey公司的Symphony Plus控制系统。整个控制系统按功能划分为以下几类：数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、顺序控制(SCS)、锅炉炉膛安全监控(FSSS)和电气控制系统(ECS)等。

电厂的模拟量控制系统有P1、P2、P3三套控制机柜，P1主要进行机组协调控制，P2主要进行机侧模拟量控制，P3主要进行炉侧模拟量控制。其中除氧器水位由P2进行控制，同时P2控制柜对输入的三路除氧器液位信号进行低二值判断并将信号分三路送至顺序控制系统。

顺序控制系统包括P11、P12、P13、P14、P15五套控制机柜，P11主要控制送风机、引风机、一次风机和空预器等炉侧设备，P12主要控制凝结水泵、部分真空泵、疏水系统和低加系统等汽机侧设备，P13主要控制电泵、部分真空泵、计量泵和汽机侧辅助水泵等，P14主要控制炉水循环泵、减温水电动门和炉侧疏水设备，P15主要控制气动给水泵辅助设备。其中电泵及其附属设备均由P13控制器进行控制。

2 电泵异常启动过程

2017年8月27日盘山电厂4号机组因用电负荷低停机备用，电厂决定利用停备的机会完成DCS系统电源升级工作。DCS系统电源升级时需要将整套控制柜断电停用，由于停备时运行人员仍需要监视部分设备状态，因此升级工作决定分步进行。即以半天为单位，每半天升级3～4套控制柜电源，升级完成后立刻上电恢复控制柜功能。

9月1号4号机组除主机密封油和润滑油系统运行外，其他设备均处于停运状态。除氧器水已放尽，电泵辅助油泵停运，电泵及汽前泵为送电状态。当天下午对P1、P2、P3三套控制柜电源进行升级，P2控制柜在断电上电的过程中，复位并发出了除氧器水位低低保护信号，该信号触发电泵保护停指令（见图1），电泵保护停指令触发了电泵辅助油泵保护启命令，电泵辅助油泵启动。辅助油泵启动顺序（见表1）。

9月1日电泵辅助油泵自启动后无人发现，9月2日上午电厂人员继续进行P12、P13、P14三套机柜电源的更换工作。P13在断电上电的过程中控制器初始化，同时触发了汽泵跳闸保护启电泵逻辑（图2）与除氧器液位低低保护停电泵逻辑，由于保护启的脉冲时间长于保护停的时间，电泵保护启动。

表1 电泵辅助油泵启动事件记录

9月2日11:50至12:37，电泵在无机封冷却水条件下共运行47分钟，期间电泵轴承超温。由于电泵保护停条件一直成立，其余保护停的信号无法触发，最终由电厂运行人员通过就地急停按钮将电泵停运。泵轴断裂、泵的动静部分磨损严重，从泵轴的断裂面看没有相对旋转及摩擦痕迹，现场拆解后泵轴自然断裂分离。

分析认为，电泵在无水状态运行47分钟，期间运行22分钟后，平衡盘和平衡套摩擦产生高温，造成平衡盘熔化，动静摩擦使扭矩过大造成泵轴产生裂纹并迅速扩展，但仍然继续带动泵轴旋转，当按下事故按钮后，随着转速下降，出口管道内的存水回流，熔化的金属凝固造成动静部分抱死，扭矩进一步增大，裂纹扩展到强度极限断裂。经设备厂家检查确认，电泵需要返厂修理，工期预计30天，费用预计60万元。

3 电泵异常启动损失

电泵误启动后，在无机封水的条件下运行47分钟。电泵运行期间勺管开度在手动10%位置一直未变，转速在5700～5900 R/MIN波动。电泵前置泵驱动端、自由端轴承温度最高分别为125℃、129℃；电机主泵侧、前置泵侧轴承温度最高分别为97℃、94℃，电机线圈温度最高85℃；主泵驱动端、自由端轴承温度最高分别为154℃、208℃，推力瓦温度最高147℃，主泵机封水温度驱动端、自由端最高分别为106℃、97℃；耦合器轴承温度最高166℃。总之，电泵各项温度参数均远超过了保护定值。

停运后，电泵主泵解体发现泵内熔化金属堆积、

图1 保护停电泵逻辑

4 电泵异常启动分析及解决方法

4.1 电泵的特殊作用

电泵是给水系统中一个十分重要的备用设备，机组运行时，一旦汽泵跳闸，电泵及时联启能够最大程度保证发电负荷及给水的稳定，有效防止负荷及汽包水位大幅波动。

例如，2016年盘山电厂1号凝泵出口管道法兰垫片损坏导致凝汽器真空急剧下降，影响两台凝泵向除氧器打水，除氧器水位低低导致两台汽泵跳闸，电泵及时联启，最终负荷在151MW稳定下来，未发生机组解列事故。同年，电厂1号小机机封损坏，机械密封水温度高保护触发，1号小机跳闸，电泵联启。当时机组负荷480MW，由于电泵联启及时，负荷未受影响。

4.2 电泵逻辑的考量

电泵及时联启对于保证锅炉给水不中断有着重要作用，为了保证电泵及时联启，电泵保护启动逻辑进行了最大限度的精简。当汽泵跳闸时，仅需电泵本身无故障，电泵润滑油压正常以及电泵入口门打开，电泵就可以启动。

为了保证电泵的保护启动，电泵逻辑还规避了一项电泵保护停信号，这项信号就是除氧器水位低。正常除氧器水位低低信号会保护停两台汽泵和电泵，但是常常汽泵停运后，机组负荷会快速下降，除氧器水位会迅速升高，因此在汽泵停运的同时电厂希望保留电泵运行，保证机组只降负荷不停机。实现手法就是将汽泵跳闸联启电泵的脉冲时间设置为5秒钟，避开除氧器液位低低停电泵的3秒脉冲。

4.3 电泵逻辑中的漏洞

原有逻辑过分注重电泵联启，忽略了电泵启动所带来的危害。

第一，电泵无电气故障、润滑油压力正常并不能保证电泵的安全运行。盘山电厂电泵之所以损坏就是由于电泵在没有机械密封水，没有负载的情况下高速运转导致平衡盘和平衡套摩擦产生高温，平衡盘高温熔化，泵轴运转阻力增大，最终因阻力过大而断裂。

第二，汽泵停运不能保证除氧器水位上涨恢复到正常值，除氧器水位低低信号会屏蔽电泵其它保护信号，同时在低除氧器水位下运行电泵可能发生汽蚀。盘山电厂事故说明如果除氧器水位低低未恢复，电泵其它保护信号将无法触发，电泵会在没有保护的条件下运行，正是因为密封水温度高保护未及时触发导致电泵平衡盘高温熔化，电泵损坏。另外，电泵在低除氧器水位工况下运行，很容易发生汽蚀，这也是原来设计除氧器水位低低保护跳汽泵和电泵的主要原因。

4.4 防电泵误启动方法

为了解决电泵误启动的问题，同时兼顾电泵优先启动的功能，决定从两方面对电泵逻辑进行优化。第一方面，在保护启动电泵逻辑中增加汽机未跳闸的判断项，保证汽机跳闸后电泵不会保护启动；第二方面，考虑除氧器水位低低跳汽泵启电泵的特殊要求，同时保证电泵不因为除氧器水位过低而发生电泵汽蚀，决定对除氧器水位跳汽泵和跳电泵的定值分开设置。当前除氧器水位低低跳汽泵和电泵的定值为小于1450mm，修改后除氧器跳汽泵的水位值修改为小于1500mm，跳电泵的定值为小于1400mm。

图2 电泵保护启逻辑

为了规避DCS控制器断电重启可能重新出发设备启、停指令的风险，电厂规定所有涉及到控制器断电重启的工作，控制器重启前要将所有开关量输出卡件拔出。待控制系统上电正常后，过3～5分钟再逐一恢复开关量输出卡件。

5 总结

本文通过介绍盘山电厂电泵误启动事件，提醒注意几方面：控制器重启有可能误触发设备启动、停止命令，在控制器重启前断开开关量输出的方法，可以有效规避设备误启、停的风险；同一信号既能使设备保护启动，又能使设备保护停止是不合理的，需要对此类情况进行关注；逻辑设计者必须了解设备特点，不具备启动条件的设备，不允许其启动。