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某化肥厂空分K111主空压机喘振事故

  
评论: 更新日期:2011年11月25日

  一、事件经过
  2005年6月13日8:06,#5机组加负荷至240MW,5A、5B汽泵先后切至“转速自动”,监盘值班员李**、高*多次切5A、5B小机至“锅炉自动”不成功,8:08,汽包水位高至236mm,单元长徐太俊令打闸5B小机并启电泵,增加出力,将5A小机切回“锅炉自动”,减少5A小机出力,增大电泵出力,调整汽包水位,8:10分,5A汽泵不出力,汽包水位急剧下降,值班员快速增加电泵出力、打闸5B磨煤机,切厂用电至启备变,8:11:24,汽包水位降低至-278mm,紧急停5C炉水泵,8:11:52,水位降至-347mm,紧急停5A炉水泵, 8:12:46,打闸5C磨煤机,8:13分,5A汽泵突然出力,给水流量达1247T/H,汽包水位急剧上升,单元长徐太俊令打闸5A小机,调整汽包水位正常,机组负荷最低降至140MW。
  二、原因分析
  1、事件起因
  新华控制设计思想中,小机任一位置反馈为零后,自动取大值。6月13日08:06:14,5A小机因#2LVDT断,反馈值(假象)为全开,引发实际转速急剧向下波动超过500RPM,造成MEH转速给定值与实际值偏差>500RPM,小机控制切到本机自动(转速自动),这是本次事件起因。
  08:06:21,A小机进入VCC手动,因当时指令比反馈大,调门持续全开,A 小机出力饱和。
  08:06:29, B小机转速指令上升超过实际500RPM,切为转速自动,当时B小机调阀已全开,出力饱和。
  08:08:22,实际此时2台小机都在饱和出力,水位不断上升。运行人员判断小机失控,但不能判断是哪台或全部小机失控,打闸B小机(小机B当时正处于出力饱和状态)。
  08:10:00,运行人员对A小机手动减指令,造成VCC指令振荡,后A小机打闸。
  2、运行人员对于打闸小机的分析
  假想运行人员当时果断打闸A小机,就不会造成连锁反应。
  从静态判断的角度来看(指参数及其变化趋势),只有在波动初期短暂时间(20秒左右),可以通过A小机综合参数(通过前置泵电流、转速指令与反馈、流量、调门开度等)判断出。错过该时间窗口,A、B小机运行参数基本相似,差异较小(A小机处于VCC状态,B小机处于转速自动状态)。
  从动态的角度(通过手动增减转速或调门开度),初步可以判断出主要问题小机是A或B。从事件记录来看,运行人员显然没有意识到:当无法切回“锅炉自动”控制时,可以通过手动增减转速或调门开度。
  但是,以上只是事后的一种分析(调查人员、技术人员,光用于整理趋势图的时间就大于一小时)。真正事故处理时刻,当两台小机大幅度波动,且离开“锅炉自动”控制时,靠手动增减转速或调门开度来进行事故处理,是不现实的,这时,必须尽快将控制方式切回“锅炉自动”或打闸主要故障小机。
  因此,没有经历类似事件,值班员很难判断出主要问题所在。
  3、运行人员未能够将B小机切回“锅炉控制”的分析
  关于为何运行人员未能将B小机切回“锅炉控制”?由于事件发生时只有短短的的几分钟时间,加上考虑到事故处理时的复杂性、紧张性,运行人员无法正确回忆出当时的每一操作顺序。
  安监、热工人员对照大量打印记录、数据趋势,艰难分析,查出问题症结。在B小机“锅炉控制”方式的切换过程中,有两个人参与切换操作,第一个值班员在一分钟时间发出多达8次投“锅炉控制”指令,均不成功,原因在于,其只是在锅炉给水调节系统中试图由“转速自动”直接投“锅炉控制”,这是错误的操作。第二个值班员,发现问题所在,立即按“转速自动”→“软手操”→ “转速自动”→ “锅炉控制”的正确方式执行,但是,依然不成功,为何?原因在于:运行人员操作太快了。在MEH小机控制方式切换中,发出指令后,不需要确认,运行人员发出该三个指令一气呵成,而在新华控制设计中投“锅炉控制”,需要三个条件---发出“投锅炉控制”指令、在“转速自动”转速指令值与实际转速偏差小于500RPM、CCS来的转速指令与MEH转速指令值偏差小于100RPM同时满足,方可执行,其中CCS来的转速指令与MEH转速指令是同一给定值,后者在前者的基础上进行PID运算后得出。由于当时特定状况,转速跟踪比较慢,加上通信时差,在运行人员发出“投锅炉控制”指令,在脉冲时间区域,CCS来的转速指令与MEH转速指令值偏差在150RPM左右,MEH无法接受“投锅炉控制”指令。经过数据趋势比较,该时间差在一秒以内,意味着如果运行人员在投入“转速自动”后,间隔1. 5秒时间发出“投锅炉控制”指令,或不成功后再发出一次“投锅炉控制”指令,将能够顺利切换成功。很遗憾,一次不成功后,运行人员选择了打跳B小机。
  从以上分析来看,部分运行人员清楚“投锅炉控制”的步骤,由于非常罕见的巧合,导致本次投入不成功。
  4、暴露的问题分析
  根据金属材料学和力学原理,我们可以认为,LVDT断裂不是一个瞬间的剪切,而是较长时间应力作用的结果。没有在大修中列为标准项目检查,包括金相检查,暴露热工分部对LVDT存在的问题和可能造成的后果预想不足。
  部分运行人员专业不熟,包括必备的常规操作出现问题,事故处理时,不够冷静。
  三、整改措施
  1、热工分部和LVDT厂家联系,针对此次故障,分析反馈杆断裂的原因,并对反馈杆的材料以及生产工艺进行改进。由于目前无法在控制逻辑中进行完善,热工分部和新华公司联系,研究升级VCC卡的可行性。
  2、热工分部应举一反三,制定类似项目的检查台帐,汽机分部应配合其共同检查。
  3、生技部组织探讨改变LVDT反馈杆的运行方向,由向下指示门开变为向上指示门开的可行性。
  4、由于一个调门有两个LVDT装置,热工分部利用停机的机会,对LVDT偏差大做光字牌报警,提醒运行人员。
  5、运行部应总结本次事件的经验教训,和热工分部共同组织一次专业交流,探讨在小机处于转速自动或VCC手动时,如何通过设定转速以及阀位对水位进行控制。运行部应举一反三,制定类似情况下的操作指引,所有机、炉值班员必须清楚MEH的控制过程及原理。
  6、针对本次事件暴露出炉水泵停止后需要15分钟方可启动的问题,热工分部进行逻辑修改,取消延时,各专业会签,报总厂批准后执行。
 

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