2A空预器主变频器跳闸故障案例研究及防范措施

王迪迪

（安徽华电芜湖发电有限公司，安徽 芜湖 241000）

空气预热器（以下简称“空预器”）是电厂锅炉中的重要设备。空预器将锅炉尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热管/片传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定的温度。

热管式空气预热器是利用锅炉出口烟气所带的热能，通过热管的超导进行传热，用来预热锅炉助燃空气。在实际生产中空预器发生故障，降低热效率，影响生产。本文以具体的事故案例分析空预器发生故障带来的影响，探究故障原因的找寻方式。

1 空预器基本情况介绍

某电力生产公司每炉布置2台三分仓容克式预热器，型号为32-VI（T）-2100-SMR，转子直径为13552mm，传热元件总高度2100mm，主驱动电机22kW；传热元件按烟气流动方向可以分为热端、中层、和冷端层，空预器旋转方向为：烟气→一次风→二次风。空预器的密封系统由转子密封（热端和冷端），径向密封片，转子中心筒密封片，轴向密封片，旁路密封片组成。空预器变频器型号为ABB ACS550-01-059A-4、功率30kW,空预器电机功率22kW，驱动方式为一拖一，控制方式具备远程/就地手动启停、空预器主辅电机联锁启停和硬回路互锁等。

2 故障案例分析

2.1 事故经过

事故发生在2017年6月，所用设备已经正常运行10年，事故发生的具体经过，如表1所示。

表1 事故经过详情

2.2 空预器跳闸原因分析

故障1：2A空预器主变频器跳闸后，2A空预器辅电机未联启以及手动强启不成功。

原因分析：2A空预器主变频器跳闸后，运行人员未在DCS上进行停止指令操作，合闸继电器KA1处于自保持状态，2A空预器辅变频器合闸回路硬接线继电器互锁接点KA1（2、10）处于断开状态，导致2A空预器辅变频器合闸回路不通，如图1所示，此时，联锁解除仍无法手动强制启动2A空预器辅变频器，须先在DCS上发跳2A空预器主变频器指令信号，使电气闭锁回路解除，2A空预器辅电机才可以启动。

图1 2A空预器变频器启停接线回路原理图

故障2：2A空预器主变频器跳闸后手动强启主变频器未成功。

原因分析：2A空预器主变频器跳闸后，在强启2A空预器主变频器前主变频器的合闸回路已经处于合闸保持状态，而手动强启是再次触发2A空预器主变频器合闸回路，因启动2A空预器变频器的继电器接点KA1（7、11）此时是未闭合状态，致使2A空预器变频器启动开入回路未导通，所以2A空预器主变频器无法启动，如图1～3所示。

图3 强启时SOE记录

故障3：2A空预器主变频器堵转跳闸后，就地控制柜上运行及停止状态指示灯均亮。

原因分析：2A空预器主变频器堵转跳闸后，经检查运行人员未在DCS上进行输入停止指令操作，此时，继电器接点KA15未动作，继电器接点KA14处于合闸自保持状态，合闸指示灯SA1亮。2A空预器主变频器堵转保护动作后继电器接点KA6动作，继电器接点KA1返回，SA2分闸指示灯亮，如图1、图2所示。

图2 变频器本体控制回路原理接线图

故障4：2A空预器主变频器跳闸及自启停。

原因分析：2A空预器主变频器跳闸及频繁自启停，就地控制柜上运行指示灯处于常亮状态，即2A空预器主变频器合闸回路处于导通状态，可判断无外部跳闸信号开入。导致2A空预器主变频器启停的仅有继电器接点KA1(7、11)，接点通时变频器启动，接点断开则变频器停止，2A空预器主变频器进入自由停车状态，2A空预器主变频器的瞬时电流突降到0，如图1、图2和图4所示。

图4 2A空预器主变频器启停反馈及电流状态

通过对更换下来的继电器KA1用保护测试仪进行校验，发现继电器KA1的电磁衔铁吸合力度比正常继电器较弱，经在24V额定电压下对备用常开接点KA1(5、9）校验发现其处于断开状态，不能吸合，经保护测试仪校验其他继电器正常。

3 检查处理过程

（1）2#炉A空预器停转以后，同侧引风机、送风机及一次风机联锁跳闸正常，空预器入口烟气挡板关闭正常，空预器出口一、二风挡板关闭正常，检查运行侧送、引风机及一次风机动叶开度自动增加，并监视风机不超电流，一次风出口挡板联锁关闭，送风机出口联络挡板及引风机进口联络挡板关闭，对2A空预器进行隔离。

（2）因为空预器气烟侧挡板有可能存在阀门关闭不严的情况，为避免烟气漏量过大造成排烟温度过高，造成空预器发生永久性变形，联系检修人员加关各个阀门。

（3）2A空预器停运后，联系维护人员就地对2A空预器进行了连续盘动。

（4）2A侧风机跳闸后，检查运行侧送、引风机及一次风机动叶开度自动增加，并监视风机不超电流，检查各风机轴承温度正常。

（5）因2A空预器隔离，2A侧SCR脱硝系统无烟气经过，需要对2A侧脱硝系统进行隔离。运行侧脱硝系统的喷氨量及时调整确保烟囱排口脱硝NOX参数正常。

（6）2A空预器变频器首次停运后，电气维护人员就地确认变频器已停止运行，就地变频器控制柜上的停止及运行指示灯均处于常亮状态，检查2A空预器变频器控制柜上无异常参数记录。2A空预器主变频器第二次启动后堵转保护动作跳闸，动作电流50A。查阅17日、18日DCS SOE记录及询问当值值班人员，变频器跳闸时运行人员在DCS无相关操作指令输出，跳闸前的电流值运行平稳。

（7）2015年12月，南京苏控公司分别对2#炉A、B空预器主、辅变频器进行了整体解体维保，维保后A、B空预器主、辅变频器各项性能指标均满足正常运行要求。

（8）2017年4月2#机组大修期间，由于空预器主、辅变频器的继电器长期运行后性能可靠性下降，所以对2A、2B空预器主、辅变频器控制回路的中间继电器进行了整体更换，更换了与原继电器型号规格一致的继电器，空预器继电器型号为OMRON)MY4-4NJ，线圈电压DC 24V，接点容量250VAC/5A。经查2#机组大修期间空预器变频器的继电器原始校验数据记录，在更换前对新的继电器（2#A空预器19个，2#B空预器17个）均经过了校验，校验结果均合格。

4 2A空预器停跳闸后恢复

4.1 2A空预器变频器恢复措施

综上分析，2A空预器主变频器合闸继电器KA1性能不良，运行过程中接点抖动，是导致变频器无故障停运及频繁自启停等异常现象的主要原因。维护部对2A空预器主、辅变频器控制回路KA1、KA2、KA6、KA8、KA15、KA16、KA17、KA18继电器进行了更换，更换后进行2A空预器主辅电机切换及联锁试验均正常，启动空预器主电机，将辅助电机投备用，并做空预器联锁试验正常。2A空预器正常后投入2A空预器主电机运行，2A空预器辅电机备用的运行方式。

4.2 风机并列操作

空预器启动运行正常后启动2A引风机，关闭引风机动叶至零，使2A引风机不出力，避免大量烟气进入2A空预器后引起空预器烟气侧变形。

启动2A送风机，送风机运行正常后，接着，增加2A引风机出力，此时，2A空预器电流逐渐上升，适当减小了2A引风机出力，2A空预器电流稳定后继续增加2A引风机，送、引风机并列正常后开启送、引风机进出口联络板挡，调整风机运行正常。

启动2A一次风机运行，在启动后一次风母管压力上升，应当及时调整煤量及给水流量防止出现主再热蒸汽温度及壁温超温的情况。

2A空预器出口温度与2B空预器出口温度接近且2A空预器电流正常时，缓慢全开2A空预器出口热一、二次风挡板，调整送、引风机、一次风机出力，调整风机并列运行正常。

5 防范措施

（1）为了避免类似情况的发生，电气维护部应对2#炉B侧空预器主、辅电机控制回路欧姆龙继电器进行检查，如检查发现2#炉B侧空预器主、辅电机变频器存在故障，应立即进行更换。

（2）应对空预器控制逻辑进行优化，空预器主（辅）变频器在正常运行期间如果发生无故障跳闸信号停运时，经逻辑判断后DCS上应能补发停止信号，以防再次出现就地合闸回路闭锁的情况发生。

（3）应加强继电器备品备件的质量验收,确保继电器备品备件质量的合格，在更换新的继电器时，需要对继电器的接点吸合情况、返回电压、绝缘和直阻进行检测并做好相关数据的记录，继电器检测结果应能满足设计指标和相关标准要求。

6 结语

综上所述，空预器跳闸主变频器跳闸后，为防止机组运行参数大幅波动引起其他异常，及时检查辅变频器是否联启，若辅变频器未联启成功应立即手动强启一次空预器辅电机，如辅电机强启不成功，则应立即强启一次主电机，当空预器主电机与辅电机均强启不成时，不应再次启动，应按照单侧空预器故障来处理。“空预器跳闸”信号发出后，送引、风机跳闸触发机组50%RB动作，及时检查机组RB动作正常。如故障空预器未跳闸，立即手跳同侧引风机，触发FSSS RB动作。机组RB动作后，机组负荷会快速降低，此时，应注意汽温、汽压、给水流量的变化，必要时启动电动给水泵运行。故障空预器侧风机跳闸后，检查运行送、引风机及一次风机动、动叶开度自动增加，并监视风机不超电流。手动调整机组的运行工况，使其稳定在新的负荷点上。因空预器变频器设备的可靠性随着空预器长期连续运行而降低，应定期对空预器变频器检查维护，必要时更换老化的变频器部件。