馬富君

(寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750400)

在燃煤機(jī)組交流事故保安PC段的電源后備系統(tǒng)中，柴油發(fā)電機(jī)是必不可少的配套設(shè)備之一，作為應(yīng)急保安備用電源的最后保障，其重要性不言而喻。這套應(yīng)急保安備用電源的可靠性也就非常重要。工作人員需要定期對(duì)電源做啟動(dòng)試驗(yàn)，并且排除試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的故障，這是電源重要的保養(yǎng)程序。

本文以寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司600 MW機(jī)組中柴油發(fā)電機(jī)故障分析及排除過程為例，深入分析并解決故障。為增強(qiáng)機(jī)組后備交流事故保安PC段電源安全性提供參考。

1 背景簡(jiǎn)介

寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司每臺(tái)機(jī)組設(shè)置1套1 200 kW柴油發(fā)電機(jī)組，作為兩段交流事故保安PC段的備用電源。當(dāng)保安PC段工作電源失去時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)速和電壓達(dá)到額定值時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)自動(dòng)合閘；失去正常電源的保安PC段進(jìn)線ASCO開關(guān)在檢測(cè)到柴油發(fā)電機(jī)出口電壓大于85%UN時(shí)，延時(shí)50 ms，自動(dòng)切至柴油發(fā)電機(jī)側(cè)，恢復(fù)向保安負(fù)荷供電。每套柴油發(fā)電機(jī)組由1臺(tái)柴油機(jī)和1臺(tái)由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的同步發(fā)電機(jī)，以及成套控制盤和相關(guān)的運(yùn)行輔助設(shè)備組成。自投運(yùn)以來，該廠應(yīng)急保安備用電源系統(tǒng)頻繁發(fā)生故障，應(yīng)急保安備用電源系統(tǒng)的可靠性大大降低。為嚴(yán)格控制應(yīng)急保安備用電源系統(tǒng)的故障次數(shù)，提高設(shè)備可靠性，需要清除系統(tǒng)的缺陷，降低柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)的故障率，確保機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。具體保安電源電氣系統(tǒng)線路如圖1所示。

圖1 保安電源系統(tǒng)圖

2 故障現(xiàn)象及分析情況

2.1 故障情況分析

2019年以來，在對(duì)1#機(jī)組的1#柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行例行維護(hù)的啟動(dòng)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)失敗率居高不下，而2#機(jī)組則無此問題。為此，電氣專業(yè)多次組織專門會(huì)議，對(duì)設(shè)備缺陷進(jìn)行了詳細(xì)分析，再對(duì)啟動(dòng)失敗次數(shù)分專業(yè)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)繼保專業(yè)設(shè)備的缺陷非常多，占缺陷頻次的93%(見圖2)，而熱控專業(yè)和電氣一次設(shè)備的缺陷率僅為7%。繼保專業(yè)人員先對(duì)缺陷單進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)缺陷進(jìn)行分類，得出結(jié)論：導(dǎo)致1#柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)失敗的主要原因是“PLC異常重啟”，PLC異常重啟占柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)失敗次數(shù)的92.8%。

圖2 缺陷統(tǒng)計(jì)率

2.2 原因分析

造成PLC重啟的原因主要有4種：1)PLC工作電源電壓超標(biāo)，無法滿足負(fù)載要求；2)PLC本身電源故障；3)PLC系統(tǒng)CPU故障；4)PLC硬件未接地。

通過一系列的測(cè)試試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在該廠導(dǎo)致PLC重啟的原因是PLC供電電源問題，因此需要重點(diǎn)解決供電問題。在對(duì)導(dǎo)致供電故障的原因分析后認(rèn)為，包括以下2點(diǎn)原因：1)振動(dòng)大或者接線沒有接好導(dǎo)致接線松動(dòng)[1]；2)為PLC供電的蓄電池帶負(fù)載能力不足。通過檢查設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及現(xiàn)場(chǎng)接線端子可知，不存在接線松動(dòng)的問題，因此判定故障的根本原因?yàn)樾铍姵毓收蟍2]。

3 根源因素及解決方案

3.1 蓄電池性能下降

對(duì)蓄電池組進(jìn)行檢測(cè)及充放電試驗(yàn)：依據(jù)德國(guó)陽光A400系列技術(shù)特性數(shù)據(jù)，A412/180A蓄電池標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻為3.80 mΩ，蓄電池內(nèi)阻需符合生產(chǎn)廠家技術(shù)要求，性能符合要求，充電后電池電壓符合要求。

3.2 蓄電池額定容量不足

充放電試驗(yàn)中，1#柴油發(fā)電機(jī)蓄電池在充電前的容量均低于規(guī)程要求的80%額定容量[3]，在進(jìn)行均充后，容量得以恢復(fù)。當(dāng)容量不滿足80%額定容量時(shí)，PLC工作電源電壓低于波動(dòng)下限；當(dāng)容量≥80%額定容量時(shí)，PLC工作電源電壓處于允許波動(dòng)范圍之內(nèi)。

由于該廠充電機(jī)無定時(shí)均充功能，無法及時(shí)將蓄電池容量充至80%額定容量以上，因此這是造成柴油機(jī)啟動(dòng)故障的主要原因。柴油發(fā)電機(jī)充放電試驗(yàn)如圖3所示。

圖3 柴油發(fā)電機(jī)充放電試驗(yàn)記錄折線圖

3.3 改進(jìn)方案

根據(jù)故障具體原因，經(jīng)分析討論后得出了3種改進(jìn)方案，然后從施工難度、費(fèi)用及材料等角度對(duì)3種方案進(jìn)行論證，具體論證結(jié)果如圖4所示。

圖4 3種改進(jìn)方案對(duì)比論證結(jié)果

針對(duì)此3種方案，采用表1方式進(jìn)行改進(jìn)方案論證對(duì)比，在考慮施工難度及費(fèi)用的情況下逐一分析優(yōu)缺點(diǎn)，得出后續(xù)改造結(jié)論。

表1 改進(jìn)方案論證表

結(jié)論：從人工及材料成本計(jì)算，以及后續(xù)工作量來看，方案二都屬于最優(yōu)方案，故此被技術(shù)評(píng)審采納，同意實(shí)施該方案。

4 施工改造

4.1 市場(chǎng)調(diào)查、設(shè)備選型及施工方案確定

經(jīng)過多方調(diào)研，決定選擇業(yè)內(nèi)口碑好、功能滿足開源設(shè)計(jì)且滿足規(guī)程要求的充電機(jī)，配合原有的奧特迅公司JKQ-3000直流屏智能監(jiān)控系統(tǒng)使用。

通過市場(chǎng)調(diào)研及與兄弟電廠的溝通交流，最后決定采用佛山市?？惦娮涌萍加邢薰旧a(chǎn)的CM600/1000工業(yè)型智能充電機(jī)。該充電機(jī)專門為用于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和電力電信UPS所使用的鉛酸電池和鎳鎘電池的充電監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)，因此專業(yè)的設(shè)計(jì)使其適用于各種惡劣環(huán)境。

該充電機(jī)具備的功能是：微處理器測(cè)量和控制[4]；三段式充電和狀態(tài)顯示；開關(guān)電源低紋波輸出；數(shù)碼顯示電池電壓和充電電流；溫度補(bǔ)償功能；可以由外界PLC或者其他控制器控制的用于遙控充電開/停的開關(guān)量輸入和充電故障輸出反饋信號(hào)；能夠輸出高溫、反接保護(hù)、電池高低電壓故障、交流電源高低電壓保護(hù)信號(hào)；自帶屏幕有故障狀態(tài)顯示和聲音報(bào)警；可根據(jù)不同類型電池任意設(shè)置充電參數(shù)；具有RS485通信口，用于遙控、遙信和遙測(cè)，并可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)充電器并聯(lián)，加大輸出功率和實(shí)現(xiàn)冗余功能。

按照該柴油機(jī)運(yùn)行規(guī)程的要求，與充電機(jī)廠家探討定制充電邏輯，最終以實(shí)現(xiàn)恒流、恒壓、浮充3種充電模式的方式，設(shè)計(jì)充電機(jī)的安裝調(diào)試方案。

4.2 施工及調(diào)試

在改造方案確定后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了施工，按照預(yù)定位置安裝好充電機(jī)，布置電纜并按照?qǐng)D紙接線。依據(jù)規(guī)程合理整定充電機(jī)的調(diào)節(jié)參數(shù)，并形成參數(shù)表，作業(yè)人員嚴(yán)格按照參數(shù)表整定充電機(jī)參數(shù)。

4.3 效果檢查及后續(xù)工作

在改造工作完成并投入運(yùn)行后，對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行為期兩個(gè)月的試運(yùn)及檢測(cè)，再未發(fā)生PLC重啟的故障。在對(duì)蓄電池的電壓進(jìn)行隨機(jī)檢查過程中發(fā)現(xiàn)，其符合蓄電池的使用標(biāo)準(zhǔn)。還對(duì)充電機(jī)的性能進(jìn)行了在線檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)充電機(jī)能夠定時(shí)進(jìn)行均充，蓄電池容量均高于活動(dòng)前蓄電池容量，且完全滿足規(guī)程要求。

在柴油發(fā)電機(jī)的每周例行啟動(dòng)試驗(yàn)中，啟動(dòng)失敗的故障率大大下降，由改造前的平均20次/月降低到0.5次/月，最大限度地提高了柴油發(fā)電機(jī)備用的可用率。

5 總結(jié)

本次改造的經(jīng)濟(jì)效益分析如下：本次改造花費(fèi)6 000元(設(shè)備費(fèi)5 000元、人工費(fèi)1 000元 )，大大減少了1#柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)失敗的次數(shù)，在大力提升設(shè)備可靠性的同時(shí)，有效降低了檢修維護(hù)成本。在經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化的情況下，社會(huì)效益也得到了大幅提升：柴油發(fā)電機(jī)的故障次數(shù)減少，廠用保安電源的可靠性得以有效提升，從而確保機(jī)組安全穩(wěn)定地運(yùn)行，保證電力供應(yīng)的持續(xù)性，其完全能夠滿足電網(wǎng)負(fù)荷要求。

這次改造在解決了本廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障的同時(shí)，也可為其他企業(yè)同類型的設(shè)備故障排除提供一定的參考價(jià)值。