北京京西燃气热电有限公司二拖一和一拖一大型联合循环机组属于调峰和供热机组，每年从11 月中旬到次年的3月底机组带高负荷，承担北京西北地区的供热任务。因此在冬季供暖期间，确保机组的安全运行对供热量的稳定输出至关重要。

北京京西燃气热电有限公司二拖一机组汽轮机为上海汽轮机厂生产的LZC（B）278.8-12.9/0.4/548/540型汽轮机，型式为单轴反动式、高中压合缸、 双缸双排汽、三压、再热、无回热、凝汽/抽汽/背压式；配F级燃机多轴二拖一联合循环机组^[1]。

本机组汽轮机高中压各有2个主汽阀和2个调节汽阀，1个主汽阀和1个调节汽阀组成1组，分2组布置在高中压缸的两侧，阀门直接座缸，法兰连接。由余热锅炉来的新蒸汽分2路分别进入两边的主汽阀，再进入调节阀，从两个高压调节阀出口接入高压缸。从2个中压调节阀出口接入中压缸。每 1组主汽阀和调节汽阀阀组均有独立的弹簧支架支撑^[3]。中压排汽在外缸设上排口和下排口。汽轮机凝汽方式运行时，中压排汽由上端口排出，经联通管进入低压缸。汽轮机背压方式运行时，中压排汽由下排口排出至供热系统^{[2, 3]}。

为适应夏季凝汽、冬季背压的工作方式，联通管上设置低压主汽阀、低压调节阀和低压启动阀，以实现2种运行方式的切换控制，也可实现抽凝方式运行，汽轮机进汽系统见图 1。

图1(Figure 1)

图1 汽轮机进汽系统图

汽轮机蒸汽阀门控制采用电液伺服系统，控制介质采用高压抗燃油。电液伺服系统的核心元件为伺服阀。伺服阀根据DEH给定电信号和反馈电信号所构成的偏差信号控制阀芯运动，从而控制油动机活塞运动。油动机活塞驱动相应的蒸汽进汽阀门，快速调节汽轮机的蒸汽量，控制汽轮机按要求运转。汽轮机控制系统（DEH）对就地电磁阀的控制硬件采用故障安全型卡件。根据西门子公司提供的技术资料，故障安全型卡件的稳定工作电压为20.4~28 V。当超出稳定工作电压范围后，卡件进入不稳定工作区间，安全稳定特性丧失，可能危及所带负载安全。

2014-12-14二拖一机组正常运行，1号燃机负荷225.34 MW，2号燃机负荷225.19 MW，汽轮机负荷125.49 MW，总负荷601.39 MW，凝汽器为抽凝运行方式，热网抽汽由中压缸排汽、低压补汽2路提供，热网全系统对外供热，1号至6号热网加热器正常运行，热网循环水供水温度113 ℃，压力0.8 MPa，供水流量6312 t/h。1、2号燃机协调投入，AGC正常投入，二拖一机组保护和自动全部投入。

12月14日08：18，汽轮机中压缸至低压缸排汽关断门和热网抽汽关断门突然关闭，中压缸排汽压力迅速由0.26 MPa升至0.72 MPa，低压缸进汽压力由0.15 MPa快速降至0 MPa。就地检查中压缸排汽安全门超压动作，因大量蒸汽通过安全门泄压，汽轮机负荷自动降至85 MW。由于二拖一机组AGC 正常投入，1、2号燃机负荷同时上升至258 MW，中压缸排汽压力呈上升趋势，最高升至0.78 MPa。于是申请解除二拖一机组AGC，手动降二拖一机组负荷至300 MW。

08：45，因汽轮机中压缸至低压缸排汽关断门和热网抽汽关断门关闭，蒸汽无法进入低压缸，低压缸末级叶片温度由35 ℃持续升高至97.2 ℃（保护定值为120 ℃）。中压缸排汽安全门动作，中压缸排汽温度由264 ℃升高至354 ℃，并仍呈上升趋势（保护定值为388 ℃），中压缸压比由6.73降至2.56，中压缸排汽安全门频繁开、启回座。为保证汽轮机安全，手动打闸汽轮机。2台燃机分别手动减负荷调整至70 MW，二拖一机组热网加热器退出运行，调整一拖一热网加热器，维持热网参数正常。

汽轮机DEH 柜内共配有2 层故障安全型卡件。每层卡件有10个通道，每个通道带1个外部负载，即每个通道提供1个外部电磁阀电源，故障安全型卡件（黄色部分）见图 2。

图2(Figure 2)

图2 故障安全型卡件

双层卡同时独立工作，互为备用。互为备用卡件的相同通道带同一电磁阀负载，即互为备用的2 卡件通道由柜内配线汇总为1路，对就地1个电磁阀进行供电。当卡件的通道由于外部或内部原因引起通道电压小范围波动时，该通道将发出故障报警，但冗余卡件正常工作，即外部负载可以正常工作；当互为备用的2个通道中1个通道电压波动达到安全型卡件的安全值时，为外部负载供电的互为备用的2个通道将同时出现故障且钝化，即安全型卡件将主动切断通道电源以避免其他通道受到影响，对于DEH此时对应阀门将失电关闭^[4]。

钝化是故障安全型卡件有别于其他普通卡件的1种特殊功能，其含义为故障安全型卡件对应的通道电压波动超过安全值而进入安全态，安全态为事先设定好的方案，即根据就地设备对安全态的需求供电或停止供电^[5]。

互为备用的2通道同时为同一就地负载提供电源，正常工作时，卡件检测故障回路相互独立。当2 通道中的1个通道出现电压波动但未到达安全值时，该通道将报警，对侧通道将继续正常工作无报警，已报警的通道将在下1个检测周期自行恢复； 当2通道中的1个通道出现电压波动并达到安全值时，安全型卡件将主动触发通道钝化，此时互为备用的2通道将同时关闭供电，就地阀门失电关闭。

例如：CA014第6通道和DA014第6通道所带外部负载为联通管主汽门油动机2号电磁阀。如果 CA014第6通道出现故障报警，联通管主汽门油动机2号电磁阀由DA014第6通道供电，不会影响其正常工作。只有CA014第6通道或DA014第6通道触发钝化时，联通管主汽门油动机2号电磁阀才会动作，动作方案为失电关阀。

现场检查发现10CJJ11（汽轮机DEH 机柜）正面，所有故障安全卡件SF故障灯全亮，登录T3000 查看相应的报警记录。确认可以复位后，对故障安全型卡件进行了复位，复位后SF故障灯全部消失，系统恢复正常。随后对热网抽汽逆止阀2号电磁阀、热网抽汽逆止阀1号电磁阀和联通管主汽门油动机2号电磁阀进行开关试验，试验结果全部正常，故障安全型卡件与AP之间的通信正常。

对报警的热网抽汽逆止阀2号电磁阀、热网抽汽逆止阀1号电磁阀和联通管主汽门油动机2号电磁阀进行检查，经测量3个电磁阀内阻分别为22.7 Ω、22.7 Ω、21.4 Ω。另测量联通管主汽门油动机1 号电磁阀内阻为21.4 Ω。对参与电磁阀供电的柜内配线进行全面检查，均无接线松动和绝缘破损情况。

对就地接线盒接线进行检查，接线紧固，标识准确无误；对电磁阀进行检查，电磁阀完好，无异常；与运行人员配合进行实际操作试验，电磁阀动作正确无误。

为了验证本次事故是否由就地电磁阀短路引起，进行了电磁阀短路试验。试验时将所有DEH跳机信号全部复位，将热网抽汽逆止阀1号电磁阀和联通管主汽门油动机2号电磁阀打开，同时准备短接联通管主汽门油动机2 号电磁阀，短接位置在 DEH 柜X10：30T/30B。试验时FDO 卡所有通道均亮红灯，SF故障灯全亮，报警顺序为：卡件故障—跳机信号—电磁阀动作—AP故障—CPU故障。

为了验证本次事故是否由就地电磁阀单项接地引起，进行了电磁阀电源线单侧接地试验。将所有DEH跳机信号全部复位，将热网抽汽逆止阀2号电磁阀、热网抽汽逆止阀1号电磁阀和联通管主汽门油动机2号电磁阀打开，试验接地在DEH柜X10： 30T/30B，31T/31B。试验时短接X10：T 侧，FDO 卡 （CA014/DA014，总计2块卡）6/7/8/9/10通道均亮红灯，SF故障灯全亮，报警顺序为：卡件故障—电磁阀动作；短接X10：B侧，FDO卡无动作。

为了验证本次事故是否由低电阻接地和短接引起，进行了低电阻接地和短接试验。将所有DEH 跳机信号全部复位，将热网抽汽逆止阀2号电磁阀打开，并在DEH柜X10：30T/30B进行接地和短接。 试验时当电阻为10 Ω时，导线T、B两线中的单线通过电阻接地或短接2 s，均无报警信号，但电压由 23.67 V降至22.37 V，当电阻为6 Ω时，现象与电阻为10 Ω时相同；当电阻为2.1 Ω时，导线T、B两线中的单线通过电阻瞬间接地或短接，所对应端子有报警信号，且电磁阀失电关闭；当电阻为2.1 Ω时，导线 T、B两线中的单线通过电阻长时间（2 s）接地或短接，所对应卡件6/7/8/9/10均有报警信号，且对应电磁阀关闭。

为了判断盘柜内部配线对压降的影响，进行了降低盘柜内部压降试验。将DEH柜内由K08C：34 至X03：16，由K09C：64至X03：16的2根配线由0.5 mm² 更换为1.0 mm² 配线，更换后卡件监视电压由 23.52 V提高至23.92 V；由X03：16至卡件（CA014/ DA014）的2根配线做同样更换。4根配线全部更换完成后，卡件监视电压由23.92 V提高至24.28 V。

（1） 将电源模块的出口电压调至27.1 V，观测 FDO监视电压和通道出口电压；

（2） 将FDO部分电磁阀打开，观测FDO监视电压和通道出口电压；

（3） 将FDO全部电磁阀打开，观测FDO监视电压和通道出口电压；

（4） 做电磁阀连接导线+、-极两线间短路试验；

（5） 将电源模块的出口电压调至28 V，做电磁阀连接导线+、-极两线间短路试验。

（1） 电源模块出口电压27.1 V，CA014监视电压25.28 V。

（2） 打开4个CA014电磁阀，CA014第6通道电压卡件监视电压24.3 V。

（3） 全部电磁阀打开后，电源模块出口电压 26.99 V，CA014监视电压21.5 V，CA014第6通道电压卡件监视电压21.33 V。

（4） 打开4个CA014电磁阀，做短路试验仅动作所短路通道对应电磁阀，其他电磁阀无异常，“RESET ALL PASS OUT”复位后电磁阀会打开。 全部电磁阀打开时，进行短路试验增加的发报警的 FDO通道包括CA013：8/9/10、CA014：7/8、DA014：7/ 8和DA015：1/2/3/4均亮红灯，CA014：6和DA014：6 绿灯灭，其他电磁阀无异常，所亮红灯会自动消失。CA014：6和DA014：6绿灯灭后需复位，但复位后电磁阀不会打开。

（5） 电源模块的出口电压调到至28 V 时，CA014监视电压22.49 V，CA014第6通道电压卡件监视电压22.34 V。做短路试验仅动作所短路通道对应电磁阀，其他电磁阀无异常，“RESET ALL PASS OUT”复位后电磁阀会打开。

通过以上试验，均未出现事发时的报警内容。 经分析认为，造成本次事故的原因为DEH系统故障安全型卡件对应通道钝化，引起热网抽汽逆止阀2 号电磁阀、热网抽汽逆止阀1号电磁阀和联通管主汽门油动机2号电磁阀同时关闭，使热网抽汽逆止阀、联通管主汽门油动机全部关闭，导致中压缸排汽汽路全部关闭。根据DCS系统中的报警信息和后期试验综合分析，判断具体原因如下：

（1） 故障安全型卡件的出口监视电压低，造成板件实际的出口电压与触发钝化的门槛电压接近，失去裕量，板件外界电压有极小的波动就可触发钝化状态。对于当时电源系统的实际测量：电源柜电源模块的输出电压为25.9 V，该板件所带的电磁阀全部打开带电后，测量FDO卡件通道电压为19.89 V，远低于卡件正常工作的电压20.4 V，故障安全型卡件处于不稳定工作区域。

（2） 故障安全型卡件具有事件记录功能，其中故障事件中显示“External Auxiliary Voltage Missing”，即通道电压监视报警，证明触发通道钝化进而引起阀门关闭的直接原因为卡件通道供电电压降低。

（3） 故障安全型卡件出现瞬间故障现象，从报警信息可看到CA014卡件故障期间10个通道全部报故障并钝化，DA014卡件部分通道钝化，存在板件故障的可能性。

（1） 提高电源柜出口电压，将电源模块出口电压由25.9 V提高至28 V。降低盘柜内部线阻压降。 将DEH柜内由K08C：34至X03：16，由K09C：64至 X03：16的2根配线截面积由0.5 mm²更换为1.0 mm² 配线。由X03：16至卡件的6根配线做同样更换。 对DEH柜内截面积小于1.0 mm²的24 V电源线，全部予以更换。

（2） 分散危险点。将热网抽汽逆止阀2号电磁阀和热网抽汽逆止阀1号电磁阀通道分配至CA013 卡，降低负载的同时可以避免单一卡件故障引发整体机组的安全运行。

（3） 减少电源电缆回路直流电阻，从而提高电源可靠性。热控专业人员从电源柜母排增加新的供电回路及空开，增加敷设电源柜至DEH柜的供电电缆。 电磁阀的接线已经进行了复查，包括就地的接线和端子盒的接线。计划在具备条件的情况下对电磁阀予以更换。同时要求厂家更换DEH 柜内 CA014和DA014卡件。

如再发生相同现象的汽轮机主汽门关闭事故，应先观察汽轮机主汽门的2个卸油电磁阀是否为带电关闭状态。如果主汽门的1个或2个卸油电磁阀为失电状态，则迅速点击汽轮机画面“RESET ALL PASS OUT”按钮进行复位。安全型卡件有自检周期，第1次复位可能不成功，因此需要运行人员反复点击该按钮。同时在汽机主汽门2个卸油电磁阀都已经得电关闭的状态下，对主汽门注油电磁阀进行失电打开操作。

北京京西燃气热电有限公司二拖一机组经过对汽轮机DEH安全卡件进行试验，确定了安全卡件发生钝化的缺陷，并针对此问题进行了整改，使二拖一汽轮机组更加稳定、可靠运行。同时确保了机组的安全启停，为冬季供暖提供了保障。