凝泵变频器无出力问题分析及处理_李洋.pdf

113山东工业技术 2023 年 第 2 期(总第 310 期）凝泵变频器无出力问题分析及处理（平顶山姚孟发电有限责任公司，河南 平顶山 467000）李 洋，钟鸽鸽，李永超 摘 要 某 300 MW 火电机组的凝泵变频器在机组运行过程中，出现变频器给 DCS（集散控制系统）的反馈频率突然降低现象，引起变频器停止工作，联启凝泵工频运行。通过对凝泵电机、DCS 运行状态、变频器控制柜等逐项排查分析，最终确认变频器主控板出现故障，更换新的主控板后问题得到解决，为分析类似高压变频器问题提供思路。关键词 凝泵；变频器；反馈；主控板；通讯 中图分类号 TP23 文献标识码 A 文章编号 1006-7523（2023）02-0113-05DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2023.02.019 收稿日期 2022-10-07 作者简介 李洋（1993)，男，硕士，平顶山姚孟发电有限责任公司，工程师；钟鸽鸽（1986)，女，平顶山姚孟发电有限责任公司，工程师；李永超（1979)，男，平顶山姚孟发电有限责任公司，工程师。引 言随着电力技术的不断发展，变频技术已广泛应用于300 MW以上机组的凝结水泵（以下简称“凝泵”）中13。凝泵变频器是凝结水系统中的重要组成部分，若凝泵处于工频运行状态，采用调节门方式控制流量，凝结水节流损失较大45，影响厂用电率，加大能耗。某 300 MW 火电机组的凝泵变频器在机组运行过程中，存在变频器反馈频率降低现象，导致凝泵变频停止联启工频转动，影响凝结水系统安全节能运行。尝试通过监视运行状态分析，查找变频器无输出原因，结合检修措施6，解决此类问题。一、设备概况凝泵变频器为东方日立（成都）电控设备有限 公 司 2010 年 生 产 的 DHVECTOL-DI01120/06型产品。凝结水泵电机型号为 ART2-500M18，功率为 900 KW，额定转速 2979 r/min，额定电流103 A，生产厂家为比利时 ACEC，1985 年安装投运，1998 年送湘潭电机厂改造为变频调速。事发前机组负荷 150 MW，#1 凝泵变频运行，#2 凝泵工频投联锁备用，凝泵变频指令 73%，凝泵变频器反馈 72%，凝泵变频输出电流 47A，凝汽器水位调节阀 LW414 投自动开度 24%，除氧器上水门压力 1.48 Mpa。凝结水系统运行正常。凝泵变频器的一次系统图见图 1。KM1、KM2 为小车式真空接触器，QFA、QFB、QF0 分别为用户 6 KV 高压开关，FV为避雷器。二、事件经过5 月 26 日 20:53，运行人员在 DCS 画面发现凝泵变频器反馈值从 72%下降，变频器输出电流从47A下降，除氧器上水门压力从1.48 Mpa下降。在除氧器上水门压力降至 1.09 Mpa 时将调节阀切手动关闭至 14%。11420:54，DCS 画面出“凝泵变频偏差大”报警，凝泵变频指令自行切至手动模式。联启#2 凝泵工频运行，电流 63A，手动调整凝汽器水位、除氧器水位正常后。观察 DCS 画面显示变频器反馈 0%，变频器输出电流 0A，KM1、QF0 开关断开，#1凝泵红闪跳闸。20:56，就地检查凝泵变频器、QF0 开关保护装置无报警，#1凝泵停运无异常，#2凝泵运行正常。21:05，将#1 凝泵停电解备，测量电机绝缘正常。随后对#1 凝泵电机定子绕组直阻、绝缘图 1 凝泵及变频器系统图进行测量合格，对#1 凝泵电机定子线圈进行直流耐压试验测量合格。检查 QF0 开关、凝泵电机相关电缆、避雷器未发现异常。5 月 27 日，检查凝泵变频器控制柜内二次接线、元器件、继电器、变频器参数、PLC 各状态指示灯、控制器面板输入通道/输出通道状态，未发现明显异常。为了进一步查明原因，申请试转#1 凝泵变频运行，在变频器启动后，KM1、QF0 开关合闸，变频器风扇运行，功率单元运行灯亮，但变频器输出电流为 0，运行频率为 0（见图2），变频器未运行，就地按急停按钮停变频器。图 2 凝泵变频器控制面板显示无出力三、检查情况1.对电机进行检查对#1 凝泵电机的定子绕组直阻、绝缘进行测量，结果见表 1。测量项目测量值结论电机定子绕组对地绝缘（M）A 相-地：32B 相-地：31C 相-地：32合格电机定子绕组直流电阻（）RAB：0.4665RBC：0.4667RCA：0.4663互查小于 2%，合格电机定子线圈直流耐压试验ABC 三相 10kv，1min 通过合格2.故障时刻 DCS 历史曲线分析图 3 凝泵变频器控制面板事件记录观察 5 月 26 日凝泵变频器控制柜面板事件记录（见图3），首出“21:15:01发生变频运行停止”信号（凝泵变频器控制面板时钟显示快20分钟）。调取故障时刻 DCS 历史曲线，可以看出 20时 53 分显示凝泵变频器频率反馈百分比（绿色曲线）下降、变频器输出电流（黄色曲线）降低，20时55分#1凝泵电机变频运行状态（蓝色曲线）由“1”变为“0”。未发现 DCS 向发凝泵变频器发跳闸指令。见图 4。表 1#1 凝泵电机测量值凝泵变频器无出力问题分析及处理115山东工业技术 2023 年 第 2 期(总第 310 期）图中曲线描述依次为：白色曲线-除氧器水位变频手操器绿色曲线-凝泵变频器频率反馈百分比蓝色曲线-#1 凝泵电机变频运行状态黄色曲线-凝泵变频器输出电流从上述现象可排除电机和 DCS 指令误发问题，怀疑可能是变频器本身原因造成。3.凝泵变频器控制柜检查为了进一步检查变频器故障原因，申请试转#1 凝泵变频运行，观察能否模拟当时故障状态。变频器带#1凝泵运行：观察到变频器启动后，KM1、QF0 开关合闸，但变频器输出电流为 0，运行频率为 0，变频器风扇在转，功率单元运行灯在亮，变频器未运行，重现了当时的故障状态。因变频器未成功运行，远方 DCS 无法停变频器，操作就地急停按钮停运变频器7。故障时刻控制面板状态显示见图 2。综合分析，此现象与以往瞬停故障类似，申请第二次试转变频带#1 凝泵运行，观察瞬停板状态、电压、反馈量、控制面板通讯参数、主控板、PLC 程序等。（1）瞬停板检查通常引起瞬停板故障的原因可能有：板子电源故障；电压检测异常。随后进行以下检查：先检查瞬停板 JP1（163 A、164）输入电压为 112 V，无异常。然后将瞬停板 JP102 电压检测 178、180两个端子短接，跨过电压检测回路，再次尝试启动变频器，观察看能否启动，若变频器启动正常判断为瞬停板故障，若变频器依旧启动失败则为其它原因引起。启动后变频器电流输出依旧为0，频率为0，变频器风扇在转，功率单元运行灯亮，变频器未运行。由此，排除瞬停板故障。（2）控制板及 PLC 程序检查检查变频器的 PLC 运行逻辑，见图 5。图 5 变频器 PLC 运行部分逻辑图按照逻辑图中，#1 凝泵电机变频（M15.6）、输出开关 KM1 位置（I2.2）、高压已合（M10.3）、主板就绪（I0.2）闭合后，PLC 应发给主控板“请求运行”指令（M11.1），主控板启动变频器。但观察 PLC“请求运行”条件已满足，且指令已发给主板，但变频器未正常启动。怀疑变频器无输出可能为主控板故障，或PLC 与主控板之间通讯异常原因造成。随后进行以下检查：对变频器控制柜内 PLC 与主控板间通讯回路进行检查：将 PLC 与主板的通讯连接线、主板图 4 故障时刻 DCS 历史曲线116与通讯板的光纤线拆除，未发现安装处卡涩、光纤不亮或灰尘堵塞问题，清扫后重新安装，观察通讯连接线和通讯板状态灯显示正常。将控制电源断开后重新上电。再次申请试转#1 凝泵变频运行，变频器仍无输出。排除 PLC 与主控板之间通讯问题。将变频器功率单元输出的 A、B、C 三相电缆解开，对变频器单独进行检查：将变频器控制柜内主控板、通讯板更换为同型号新板子，加装 PLC 通讯扩展模块监视PLC“请求运行”逻辑状态（M11.1），远方/就地启动变频器运行均正常。查看 PLC 逻辑，正确发出“请求运行”指令。见图 6。将变频器控制柜内主控板、通讯板换回旧板件，远方/就地启动变频器均无输出，同图2所示。查看 PLC 逻辑，已发出 M11.1“请求运行”指令。将变频器控制柜内主控板、通讯板换回新板件，远方/就地启动变频器运行均正常。查看PLC 逻辑，正确发出“请求运行”指令。由此判断主控板故障，主控板未收到 PLC 的“请求运行”指令或接收到指令后内部处理异常，造成变频器无输出。主控板邮寄厂家检测，发现内部有颗芯片损坏。四、原因分析及对策1.原因分析整套高压变频器为 2010 年安装，至今运行12 年，但实际板件、元器件生产日期为 2005 年-2010 年，加上实际设备运行时间、电子元器件老化等原因，加速变频器控制柜内主控板故障，造成此次变频器输出无出力。2.对策（1）出现变频器故障后同时进行一次设备检查，避免出现因一次设备故障未及时发现，再次启动变频器带泵运行，损坏一次设备，造成较大经济损失。先看报警能否复归，若不能复归，需根据报警及现场情况对下列内容进行检查：凝泵电机绝缘、6 kv 开关柜至凝泵变频柜电缆绝缘、凝泵变频柜至凝泵电机电缆绝缘进行检查。凝泵 6 kv 开关机械特性试验、回路电阻测试、交流耐压试验检查，对 6 kv 工频高压开关下口至电机电缆进行耐压试验。对于 6 kv 开关柜至凝泵变频柜至凝泵电机电缆有三相避雷器的，需进行避雷器检查。（2）针对变频器无出力问题主要进行控制柜内通讯回路检查：主板、PLC、通讯板及其连接线，发现异常先进行分析，确定一次设备检查无问题后，再根据分析结果启动变频器试运行。变频器异常后，试运行期间尽量缩短启动时间和次数，避免其它情况发生，最好在变频器单独隔离情况下进行。（3）针对改造设备，对于出厂板件做好检查（特别关注重要器件生产时间），对于即将到达电子器件使用寿命的及时采购备件进行更换。五、总结通过 DCS 曲线分析，结合变频器主控板、PLC、通讯逐项检查，确定主控板故障原因引起，A B图 6 A.正常运行时控制面板状态显示 B.变频器 PLC 运行部分逻辑图凝泵变频器无出力问题分析及处理117山东工业技术 2023 年 第 2 期(总第 310 期）进而通过更换新、旧主控板启动变频器现象对比锁定故障所在。并根据现场实际运行情况从一次设备安全性、试运行工况、改造注意事项三个方面制定对策，避免类此情况发生，为解决类似高压变频器问题提供思路。参考文献1 陈武.火电厂节能降耗措施分析 J,低碳世界,2017,(1):43-44.2 赵智龙.凝结水泵电动机节能改造分析 J,华电技术,2015,37(3):73-75.3 翟德双.降低燃煤电厂厂用电率技术分析 J,中国电力,2015,48(3):9-12.4 苗雨.变频调速技术在热电厂凝结水泵中的应用及其节能效果评估 D.西安:西安理工大学,2016.5 曲晓荷.凝结水泵变频技术应用探讨 J,工业控制计算机,2021,34(11):63-65.6 马思聪,李俊,万大伟等.大型变频凝结水泵异常振动分析及处理 J.黑龙江电力,2022.44(3):271-274.7 葛峰.高压变频器在华电潍坊公司的应用与研究 D.北京:华北电力大学,2015.Analysis and Treatment of No Output Problem of Condensate Pump Frequency ConverterLI Yang,ZHONG Ge-ge,LI Yong-chao（Pingdingshan Yaomeng Power Generation Co.,Ltd.,Pingdingshan 467000,China）Abstract:During the operation of the condensate pump frequency converter of a 300MW thermal power unit,the feedback frequency from the frequen