一起全厂压力变送器系统压力突降的故障分析

   〔摘  要〕某火电厂压力变送器系统运行中突然发生了母管压力快速降低的故障，检查后确认故障的根本原因为仪用空压机干燥塔电源设计不合理。提出了将干燥塔电源由单回路改为双回路，以及干燥塔电源运行信号、压缩空气母管压力信号接入机组 DCS (分布式控制系统)，并显示在其监控画面的整改措施。设备整改效果良好，对同样设计的同类型机组有借鉴作用。

    引言
    发电厂压力变送器系统作为仪用控制气源，是发电机组气动装置 ( 开关型及调节型气动阀等 )的操作动力。某电厂共配置了 3 台 L132C—09A型喷油螺杆式仪用空气压缩机，以及相应的 3 套干燥塔，作为 2 台 300 MW 机组公用设备的组成部分。设备和系统正常运行时，单台空压机工作压力 0.6～ 0.8 MPa，系统供汽母管压力不低于0.7 MPa。

    1 故障经过
    2018-07-14，该电厂仪用空压机 A，B 投运中，仪用空压机 C 热备用状态。11:38，运行人员监盘发现 1，2 号机组气动阀操作异常，阀门不能被正常打开、关闭和调节。检查就地设备，3 台仪用空压机工作正常，但 3 台仪用空压机的干燥塔都失电停运，干燥塔入口电磁阀全部断电自动关闭，压力变送器供气母管压力快速降低。

    现场进一步检查发现：3 台仪用空压机干燥塔的上级电源“空压机室热控配电箱”停电，再上级电源“380 V 仪用空压机 MCC 段”母线失压。排除空压机室热控配电箱及其负荷（空压机干燥塔等）自身故障，确认故障为仪用空压机 MCC 段内其他负荷异常引起。将故障点隔离后，对“380 V 仪用空压机 MCC 段”和“空压机室热控配电箱”上电，3 台仪用空压机干燥塔恢复供电重新投入，其入口电磁阀得电后也都自动打开，压力变送器供气母管压力逐渐升高至正常压力。

    2 故障分析
    2.1 干燥塔电源设计不合理
    3 台仪用空压机干燥塔及入口电磁阀控制箱的电源都取自仪用空压机室热控配电箱，该配电箱电源为单回路，仅引自 380 V 仪用空压机 MCC 段，无备用电源。当仪用空压机 MCC 段发生母线失压故障后，仪用空压机室热控配电箱及其负荷 A，B，C 仪用空压机的干燥塔都断电停运，干燥塔入口电磁阀也都停电自动关闭，造成压力变送器供气母管压力迅速降低。而此时 2 台机组的气动阀因动力气源压力过低而不能正常开关和调整，1 号、2 号发电机组的安全运行受到严重威胁。仪用空压机干燥塔电源接线原始设计如图 1 所示。

    2.2 干燥塔电源工作状态信号回路设计不完善
    在干燥塔电源设备就地，未安装干燥塔电源工作状态远方监视元件，未设计电源信号远方监视回路。运行人员不能从集控室监视到干燥塔电源的工作状态，当干燥塔电源异常时，不能及时发现并采取相应的处理措施。

    2.3 压力变送器系统压力信号回路设计不完善
    在压力变送器母管就地，未安装系统压力测量和数据远传元件，未设计系统压力信号远方监视回路。集控值班员不能从远方监视到压力变送器系统的母管压力，当系统和母管压力发生变化时，值班员不能立即发现并迅速采取应对措施，导致设备和系统故障时间延长。

    3 整改措施
    3.1 改进干燥塔电源
    3 台仪用空压机干燥塔供电方式变更，由单路电源供电改为双路电源供电，2 路电源相互闭锁、自动切换，提高干燥塔的供电可靠性，具体改进方法如下。
      (1) 在 380 V 公用 PC 配电室安装 1 套双路电源自动切换装置 (CXMQ2-63/4P 型，配箱体 )，其电源分别引自 380 V 公用 PCA 段和 PCB 段的备用开关间隔，其出线接入仪用空压机室热控配电箱的电源进线端。此接线方式下，仪用空压机室热控配电箱的电源由引自 380 V 仪用空压机 MCC 段，改为引自双路电源切换装置的出线端，供电电源由单回路变为能够自动切换的双回路。

    (2) 3 台仪用空压机干燥塔的电源仍都引自仪用空压机室热控配电箱，以上接线方式下，每台仪用空压机干燥塔也实现了双路电源供电 ( 间接方式 )。双路电源自动切换装置的主要技术参数：交流输入和输出电压 380/220 V，额定电流 63 A，断电切换时间不大于 30 s。双路电源切换过程中，仪用空压机室热控配电箱及其负荷 ( 干燥塔及入口电磁阀控制箱等 ) 会短时断电停运，电源切换完毕后，干燥塔控制电路重新得电，干燥塔自动投入，其入口电磁阀自动开启，无需人员就地重启设备和进行其他操作 ( 干燥塔原始电控设计具有的功能 )。双路电源切换断电时间在 30 s 以内，机组运行工况允许 3 台仪用空压机干燥塔可同时断电停运5 ～ 7 min，双路电源切换时间能满足压力变送器系统正常工作的要求。

    (3) 在 380 V 公用 PCA 段和 PCB 段配电柜处，双路电源切换装置对应的电源开关额定电流都选用80A，新敷设双路电源切换装置的进线、出线电缆（ZR-VV22-4×6 mm2）。

    3.2 完善干燥塔电源工作状态信号监视回路
    在双路电源自动切换装置箱内部安装 1 只中间继电器 ( MY4 型，线圈电压 AC 220 V )，继电器线圈电源引自双电源切换装置的出线端。利用继电器的常开、常闭信号触点，使双电源切换装置的合闸信号 ( 干燥塔带电工作状态 )、分闸信号 ( 干燥塔失电停运状态 ) 进入机组DCS 控制系统，并显示在 DCS 监控画面上。敷设双电源切换装置的运行状态信号 DCS 监视电缆( DJVPVP-3×2×1.0 mm2）。
    3.3 完善压力变送器系统压力信号监视回路
    在压力变送器母管上安装 1 只信号远传压力变送器 (智能型、数显式，电源 24 V DC，输出4 ～ 20 mA DC，量程 0 ～ 1.6 MPa），使压力变送器的系统压力信号进入机组 DCS 并显示在其监控画面上。敷设压力变送器母管压力信号 DCS监视电缆 ( DJVPVP-2×2×1.0 mm2)。改进后的仪用空压机干燥塔电源和 DCS 监控接线如图 2 所示。

    3.4 全面检修设备
    将 3 台仪用空压机干燥塔逐台停运，对其本体及电控、热控元器件进行一次全面检查和保养，消除设备缺陷。

    3.5 整改时间安排
    因仪用空压机及其干燥塔为机组公用设备，3台空压机及其干燥塔不能同时断电停运。空压机干燥塔的电源改进及相关信号监视回路的完善工作，安排在 2 台机组全部停运期间进行。     4 整改效果
    仪用空压机干燥塔电源改为双电源后，提高了干燥塔的供电可靠性，避免了因 380 V 仪用空压机MCC 段母线失压，3 台仪用空压机干燥塔长时间断电停运，其入口电磁阀持续关闭，压力变送器供气母管压力下降这一故障的发生，满足了干燥塔及其附属设备稳定工作的要求，保证了压力变送器供气母管压力稳定和现场气动阀的正常动作。干燥塔电源信号和压缩空气母管压力信号接入机组 DCS 控制系统后，运行人员能从集控室远方实时监视和掌握 3 台干燥塔电源工况，以及压缩空气母管压力变化情况，及时发现和处理设备异常，缩短设备故障持续时间，避免故障扩大。仪用空压机干燥塔电源改进，电气回路设计简单合理，运行效果良好，为压力变送器系统和 2台机组的安全稳定运行创造了条件。

    5 结束语
    火电厂压力变送器系统压力降低后，会造成汽机和锅炉就地开关型、调节型气动阀无法正常开
关、调整，若系统压力在一定时间内不能恢复正常，还会导致发电机组主设备损坏和机组跳闸。因此，在现场工作中，要从电气、热工等方面采取各种措施，确保仪用空压机及其干燥塔可靠工作，压力变送器系统压力稳定，并始终保持在合格范围内。