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TSI系统隐患导致的跳机事故

2020-03-18

一、事件经过

(一)运行工况

事件发生前4台机组在网运行,全厂总出力560MW,对外供热蒸汽流量290T/H,采暖供热循环水流量8500 T/H;变电站出线方式为300MW机组通过330KV两条母线(双母固定连接)与系统连接,125MW机组通过110KV母线(双母E型连接)与系统连接。

2018年11月26日11:06,11号机负荷87MW,机组带工业抽汽130t/h,锅炉主蒸汽流量410T/H,总煤量52 t/h,乙、丙、丁磨运行。

振动校验仪

振动校验仪

(二)事故处理过程

11月26日11:00,运行人员进行11号机组一、二、四、五段抽汽逆止门关闭试验定期工作。(附件1操作票)

11:05开始试验,一、二、四段抽汽逆止门关闭试验正常。

11:06:27,在关闭五段抽汽逆止门后, 11号机突然跳闸,首出为“汽轮机轴承振动大”。汽轮机惰走过程中,就地检查汽轮机无异音,振动正常。(附件2)

11:06:35,11号发电机程跳逆功率保护动作,发电机解列。厂用联动成功。立即投油稳燃,停丙、丁磨,调整汽包水位正常,维持11号炉运行。

11号机组跳闸后,将工业抽汽100T/H热负荷转移至1、2号机组,30T/H热负荷转移至12号机组,保持全厂对外供热短时间不受影响。

经对汽轮发电机组各轴瓦及本体、发电机氢气系统、TSI机柜及探头、二次回路接线、励磁系统进行全面检查未见异常。

在汽轮机保护全部投入,TSI各参数正常情况下,12:58,11号机冲转。冲转过程中,检查汽轮机各参数正常。

13:30,11号汽轮机定速3000r/min。

由于进行五段抽汽逆止门活动试验时,11号机组跳闸,为进一步进行原因分析,现场决定重新进行五段抽汽逆止门关闭试验,确认五段抽汽逆止门关闭试验与振动突升有无因果关系。

一次试验:13:47:19,五段抽汽电动门打开,关闭五段抽汽逆止门时,11号机组各轴承振动突增。(见附件3)

第二次试验:13:49:21,五段抽汽电动门打开,关闭五段抽汽逆止门时,11号机组各轴承振动突增。(见附件4)

第三次试验:13:58:47,关闭五段抽汽电动门(验证汽流或电信号对振动产生影响),关闭五段抽汽逆止门时,11号机组轴承振动突增。(见附件5)

根据以上试验结果认为五段抽汽逆止门关闭过程中因电信号干扰会导致机组振动突升,令热工人员检查五段抽汽逆止门控制回路,检查发现11号机组段抽汽逆止门电磁铁电缆正极线芯对地绝缘为零。经初步分析认为,11号机组5段抽汽逆止门电缆绝缘故障,在进行逆止门关闭试验时,造成直流220V系统接地,经TSI接地系统对TSI造成干扰,引起各轴瓦振动上升,引发机组跳闸。随即甩开该电缆并进行电缆更换。

转速校验仪

转速校验仪


位移校验仪

位移校验仪



鉴于机组跳闸的初步原因已查明,且在晚上18点后,全厂热负荷将达到工业抽汽330T/H,1、2、12号机组无法满足晚上热负荷出力,为了不影响对外供热而产生社会影响,于是决定进行机组恢复和并网。

14:50,11号机组并网成功。

16:52,电缆更换工作结束,进行第四次五段抽汽逆止门关闭试验,试验期间汽轮机各轴瓦振动均正常。(见附件6)

二、原因分析

(一)直接原因

11号机组“汽轮机轴承振动大”保护动作是本次非停的直接原因。    

具体说明如下:

11号机组“汽轮机轴承振动大”保护逻辑为:“某一个瓦X方向或者Y方向有一点振动超过动作值,且相邻瓦的X方向或者Y方向有一点振动超过动作值”或“某一个瓦Z方向有一点振动超过动作值,且相邻瓦Z方向有一点振动超过动作值”;延时2秒,保护动作。(本特利系统振动大动作均需设置延时,为防止现场信号干扰厂家建议设置2-3秒延时。)

11:06:27,5、6瓦共有4点(5X、5Y、5Z、6X)振动值同时超过机组轴承振动大保护值(11.2mm/s)(见附表1),“汽轮机轴承振动大”保护动作,保护逻辑动作正确。

(二)主要原因

经分析验证,11号机组5段抽汽逆止门电缆绝缘故障,在进行逆止门关闭试验时,造成直流220V系统接地,经TSI接地系统对TSI造成干扰,引起各轴瓦振动上升,是造成“汽轮机轴承振动大”保护动作的主要原因。

11号机组TSI系统为本特利3500系统,1-6瓦共18个振动测点信号,分别接入5块本特利3500/42卡件的18个通道端子上,每个振动探头自带铠装延伸电缆接入就地端子箱,经就地端子过渡后通过屏蔽电缆接入TSI机柜。屏蔽电缆的屏蔽层在进入机柜后经黄绿线接入全厂接地网(附件7);屏蔽电缆的信号线芯接入3500/42卡件的信号端子(PWR/B、COM、SIG/A),3500/42卡件通道上的SHLD为卡件接地端子(附件8),经另一组黄绿线接入全厂接地网(附件9)。

经过五段抽汽逆止门关闭与振动的关联性试验,发现只要该电磁铁电缆带电,TSI系统的振动、轴向位移、高/低压缸相对膨胀等参数均出现异常波动;随后检修人员重新敷设五段抽汽逆止门电磁铁电缆,第四次试验,TSI参数未出现异常波动。

因此,确认为机组跳闸前,运行人员关闭五段抽汽逆止门时,故障电缆带电,经过TSI系统接地线对TSI系统放电,造成机组轴承振动测点异常波动,5、6瓦共有4点振动值同时超过机组轴承振动大保护值(11.2mm/s),造成“汽轮机轴承振动大”保护动作,汽轮机跳闸。

11:06:27的汽轮机振动数值(表格中红色表示超过动作值)和曲线(附件2)如下:

附表1:


1

2

3

4

5

6

X(水平)(mm/s)

10.41

1.23

4.47

9.3

19.85

19.15

Y(垂直)(mm/s)

1.47

2.19

14.28

8.03

19.56

2.3

Z(轴向)(mm/s)

2.6

6.12

7.65

2.12

12.94

4.3


为进一步查清引起TSI扰动产生的具体原因,我厂当天即与大唐科研院西北所热工室联系,经他们和我厂专业人员商议后,提出了以下几个后续检查处理方案:

1.现场勘查及准备情况:

现场有1根电源地黄绿线单独穿下地面,有21根屏蔽地黄绿线麻花辫穿下地面,另有16根屏蔽地黄绿线麻花辫穿下地面,还有33根屏蔽地黄绿线麻花辫穿下地面。各根穿入地面线簇的黄绿线数量不一致,无法初步判断连接方向和终点。已与本特利TSI厂家确认,正常情况下,电缆屏蔽层先接至卡件通道SHLD端,再由黄绿线接出与电源地汇合接入接地点(由于当前黄绿线穿入地板,无法确认电缆屏蔽层黄绿线是否经地板内绕上接入卡件通道SHLD端,再接走形成接地)。如需确认TSI系统接地是否符合要求,需砸地。


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