强火力发电厂空气预热器就地控制柜电气控制回路优化改造研究刘广强

强火力发电厂空气预热器就地控制柜电气控制回路优化改造研究刘广强
发布时间：2023-08-04T04:41:18.067Z 来源：《当代电力文化》2023年10期作者：刘广强
[导读] 某市电厂4X660MW机组空气预热器投产以来，发生了多次就地控制柜电气控制回路故障导致主电机跳闸，且故障原因多次均一致。

本文分析了故障原因，并对其电气控制回路进行了优化设计，进而提高了空气预热器的安全可靠运行。

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摘要：某市电厂4X660MW机组空气预热器投产以来，发生了多次就地控制柜电气控制回路故障导致主电机跳闸，且故障原因多次均一致。

本文分析了故障原因，并对其电气控制回路进行了优化设计，进而提高了空气预热器的安全可靠运行。

关键词：空气预热器;电气控制回路;优化改造;
引言
空气预热器即空预器 (air pre-heater) , 即电厂锅炉尾部烟道中烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度受热面。

作用: (1) 改善并强化燃烧效率, 空气通过空预器后进入锅炉, 加速燃料干燥、着火及燃烧过程。

(2) 强化传热, 由于炉内燃烧得到改善和强化, 加上炉内热风温度提高, 从而强化炉内辐射传热效率。

(3) 减小炉内热损失, 降低排烟温度。

因此空预器作为火力发电机组必不可少的重要设备, 其安全稳定运行重要性不容小觑。

空预器电机虽仅是AC 380V电压等级的低压电机,但是由于其与一、二次风通道以及炉膛尾部烟道相通。

若空预器电机跳闸, 由于热控逻辑设定同侧送风机、引风机电机延时跳闸, 否则导致空预器转子因受热不均和变形扭曲, 造成设备伤害, 同时给机组再次启动带来困难。

空气预热器是火力发电厂锅炉的重要辅机设备，其安全稳定运行直接关系到机组的安全可靠运行水平。

而空气预热器就地控制柜内部电气控制回路是决定空气预热器安全运行的重要组成部分，电气控制回路的安全、可靠是非常的关键。

近年来，火力发电厂因空气预热器发生故障导致机组跳闸事件屡见不鲜，大多原因为小故障造成了机组跳停的大事故，给机组安全稳定运行带来不利影响。

本文介绍了神华国能花园电厂空气预热器故障原因及问题分析、优化改造方案及建议。

可为同类型控制回路的空气预热器故障处理时提供思考借鉴。

1 空气预热器就地控制柜概况
神华国能某市电厂每台机组设置两台空气预热器，每台空气预热器分别设置一个就地控制柜，柜内为两路电源进线直接接至塑壳断路器进线端（主电源取自正常供电MCC段，备用电源取自保安MCC段），后经变频器接至主辅电机。

油泵电机电源分两路取自主电源与备用电源。

2 故障现象
某市电厂投产以来空气预热器运行中多次主电机故障，备用电机联启正常，检查发现故障问题为共性问题（故障原因为就地控制柜内KT33时间继电器损坏）针对此问题对此进行分析研究，并进行对比处理。

当油泵就地或远程操作启动时，KM33接触器带电吸合，油泵得电后启动，同时时间继电器KT31、时间继电器KT33均得电。

（时间继电器KT33为通电延时5min）当KT33通电5min后，KT33的开点变为闭点，主电机启动回路变为通路，进而可以启动主电机运行。

当KT33时间继电器故障损坏时，主电机回路形成断路，主电机将跳闸，在火力发电厂中如若主电机跳闸后切换辅电机（备用电机）失败，将导致空气预热器主、辅电机均跳闸。

3 故障原因及处理办法分析
3.1 空气预热器就地控制柜温度问题
空气预热器就地控制柜所在区域环境温度较高柜内自有通风装置无法满足散热需求，柜内长期集聚热量无法散去，容易造成柜内设备老化，发热严重。

这是说明环境温度对柜内元件（如KT33时间继电器）时有影响的，相应的处理方法如下：适当将两空气预热器就地控制柜移位，增大通风量，另一种方法是在其就地控制柜上加设一组滤网组件，以此增加柜内的空气流通量，降低柜内温度，大幅度地改变因温度过高导致柜内元件老化受损。

3.2 空气预热器就地控制柜环境问题
空气预热器就地控制柜所在区域环境周围粉尘较大，且柜内电气元器件（如KT33时间继电器）内部为电路板，长时间的内部积灰容易导致电路板内部短路。

针对此问题处理方法是抓住机组停备机会，对空气预热器就地控制柜内进行清扫检查：对电气元器件逐一测量阻值，发现阻值过大的元件进行更换：检查电气元件触电有无氧化；对控制柜散热系统加装滤网，并定期对滤网进行清理。

3.3 元件性能差使用寿命短
电气元件（如KT33时间继电器）内部为电路板组合而成，性能较差使用寿命短对其也是有较大影响。

对此应根据设备检修台账记录，核定设备元件性能及使用寿命，根据记录情况确认是否定期对元件进行更换或性能更好的元件。

综上所述，造成故障（就地控制柜内KT33时间继电器损坏）的原因主要有：（1）空气预热器就地控制柜温度较高；（2）空气预热器就地控制柜环境粉尘较大；（3）元件性能差使用寿命短。

但上述原因只能降低故障的发生率，并不能彻底解决故障问题，故需对电气控制回路进行优化改造。

4 故障处理及电气控制回路优化改造
(1）对故障的元件进行处理并进行更换，根据某市电厂的实际数据显示，故障发生率降低了但依旧会发生此类故障，故进行优化改造。

改造后将在DCS设置延时逻辑，代替KT33时间继电器的延时功能。

(2）KT33时间继电器功能为延时5min后主电机具备启动条件，为彻底杜绝因KT33时间继电器损坏导致主电机跳闸，故进行优化改造，将时间继电器KT33拆除。

(3）时间继电器KT33拆除后，控制回路进行调整，为满足油泵启动5min后方可启动主电机的条件，故需将在DCS中设置逻辑实现延时功能，进而替代时间继电器KT33的功能。

5 优化改造后的效果
某市电厂首先对该厂单台机组空气预热器的就地控制柜内的时间继电器KT33拆除，DCS实行其功能，对其控制回路进行了改造优化，改造后未出现过主电机跳闸故障，彻底解决了此类故障发生，且改造所需时间短，降低投资费用，改造后运行稳定，并根据检修机会对四台机组已逐台改造优化，故障再未发生，改造效果明显。

6空预器运行方式的逻辑定义优化
热控逻辑定义辅电机运行信号为“变频器运行或者辅电机工频运行”, 主电机运行信号为“主电机电源开关接触器吸合”,主、辅电机二者相关联锁逻辑如下:(1) 辅电机运行信号丢失联锁延时1s后, 联锁启动主电机 ( (1) 当变频器运行时变频器故障, 延时1s联锁启动主电机。

(2) 变频切工频后, 工频跳闸, 延时1s联锁启动主电机) 。

(3) 主电机运行信号丢失延时1s后, 联锁启动辅电机 ( (4) 当主电机故障, 辅电机就地控制柜切至变频位置延时1s后, 联锁启动主电机。

7结语
空气预热器的稳定运行对火力发电机组是一个挑战，空预器发生故障严重时将会导致机组停机，给单位造成较大的经济损失。

且电气回路故障对的空气预热器稳定运行是致命的。

空预器转轴整体重量约200多t, 工频启动时瞬间扭矩力是很大的, 整个减速装置包括减速装置固定钢架都会晃动, 极易造成减速装置损坏。

同时空预器辅助电机与主电机相比容量较小, 若辅电机在主电机故障时就算自启成功, 但由于容量有限并不能保证空预器长周期运行, 最后结果将是机组RB或MFT。

此次空气预热器电气控制回路的案例分析和优化改造，对以后同类型火力发电厂空气预热器就地控制柜电气控制回路发生同类故障处理时可以起到一定指导性作用，此优化改造后运行稳定、效果明显，对发生同类故障问题的单位具有借鉴意义。

参考文献
[1] 兰建辉.空气预热器电机及控制回路的常见问题和优化措施[J].山西科技,2016,31(03):153-155.
[2] 狄素珍.600MW机组锅炉空预器控制回路优化[J].机电信息，2017(36):78-79.。