中国城镇供热协会

城市供热安全工程

供热设备设施故障停热应急抢险案例


供热管网主循环泵设备故障停泵案例


本文案例选自2025年4月由中国建筑工业出版社出版的《城市供热安全工程》一书。该书由我协会组织编写,是建国以来国内第一本“供热安全”技术专著,也是国家“十四·五”重点图书项目《城市生命线安全工程》系列丛书分册之一。该书系统介绍了供热项目建设、供热项目运行各环节的风险识别和防范,同时介绍了最新的供热安全理论和技术以及供热应急管理等内容。该书的编写出版是以实际行动落实住房城乡建设部城市生命线安全工作部署,为全行业共同推进城市供热安全工作提供了参考。


事故经过


2017年12月21日晚19:49,太古长输高温网2号循环泵泵站4台供水循环泵电机冷却风机同时故障停运。经排查,因3号循环泵电机冷却风机缺相短路所致。查明原因后,于20:03立即恢复1号循环泵、2号循环泵、4号循环泵电机冷却风机供电,设备正常运转。由于3号循环泵电机冷却风机故障,3号循环泵停运等待设备厂家进一步明确故障原因。


19:50 2号泵站车间内噪声突然降低,值班人员立即对车间现场检查,发现供水1-4号循环泵共四台电机冷却风机同时停运,立刻电话通知调度中心。


19:50 调度中心要求值班人员将系统控制权切换至就地控制,并尝试PLC就地启动电机冷却风机,并通知专业电工进行排查。

为保障设备安全,调度中心运行人员通过2号泵站监控数据观察对应电机定子和轴承温度,当温度高于70℃开始降低该故障泵组的运行频率。经观察,1-4号循环泵电机温度开始升高,最高为64℃。(其余电机约53℃左右)


✦19:58 2号泵站PLC室运行人员尝试远程启动1号循环泵、2号循环泵电机冷却风机(3、4号循环泵冷却风机因不能远程启动,一直处于就地启动状态),启动失败。


✦19:59 经排查,导致风机停机原因为供水3号循环泵冷却风机空气断路器和供水1-4号循环泵冷却风机总进线空气断路器两级跳闸。


✦20:00 工作人员将系统总空气断路器合闸,将1号循环泵、2号循环泵风机操作权限切换至就地,通过风机就地控制柜成功启动1号循环泵、2号循环泵风机,对3号循环泵风机空气断路器合闸,供水总空气断路器再次跳闸,确定故障点为3号循环泵风机。


✦20:03 工作人员再次将供水总空气断路器合闸,并通过风机就地控制柜启动1号循环泵、2号循环泵、4号循环泵电机冷却风机


✦20:15 将供水3泵降频停泵,并对其电机风机进行仔细检查。


✦21:44 工作人员确认3号循环泵冷却风机电机存在短路,从而造成空气断路器跳闸,联系水泵厂家协助检修。


✦22:03 关闭供水3号循环泵进出口阀门。


✦22:22 工作人员断开35kV变电站供水3号循环泵10kV供电出线。


✦22:26 通过监测数据观察电机定子及轴承温度,供水1号、2、4循环泵电机温度均恢复正常。


12月26日水泵厂家代表到达现场,拆解3号水泵电机后发现此电机轴承磨损电机端盖,导致转子磨损定子铁芯,内部存在大量铁屑,造成电机内部短路。


故障空气断路器及风机情况如图10-29所示。


图10-29 故障空气断路器及风机


事故原因


由于2号泵站变频器未设置电机冷却风机故障停机延时60s停循环泵的连锁保护,因此从故障发生至1号循环泵、2号循环泵、4号循环泵电机冷却风机恢复运行的14分钟时间,4台循环泵继续运行,但电机温度较正常参数上升10℃左右。在此期间,电机定子及轴承温度尚在安全范围,对电机尚未造成较大影响。


通过分析事故经过,确定冷却风机短时间(10分钟以内)停机不会影响循环泵电机正常运行,所以应在冷却风机停机故障后及时通过声光报警反馈到现场值班人员,按预定方案排除故障或人工停机,无需联锁停机。必须对各泵站变频器设置的停电机风机连锁、停循环泵时间参数进行调整或改造连锁内容,即延长变频器风机连锁停泵时间,最少延长至15分钟及以上,或取消风机与变频器电机连锁,降低或消除风机停机导致系统停泵事故的发生概率。


事故总结


通过本次事故,总结以下经验。

(1)检点各泵站,对存在冷却风机不能完全实现远程启动的必须要求软件及设备厂家查清原因,实现远程控制。

(2)必须增加泵站PLC室及调度中心冷却风机故障声光报警,当出现风机故障停机时有报警提示,并弹出对话框显示报警内容。

(3)出现冷却风机短路故障情况是一次偶然事件。当冷却风机配电线路出现短路,短路电流超过了现场冷却风机配电箱总进线开关和分支开关的瞬动电流值,造成越级跳闸,使其他分支回路断电,造成事故扩大。建议将冷却风机控制箱进线开关更换为隔离或负荷开关,由泵站总配电柜相关回路开关保护,减少一级空气断路器级间的配合。

(4)各泵站35kV变电站必须明确低压风机各级别空气断路器位置,运行人员熟悉风机空气断路器跳闸时的检查流程,便于故障状态下的快速反应。

(5)当冷却风机停运时,需要时刻关注电机温度,需要明确调度中心电机显示温度对应的现场位置。按照厂家设备说明,电机润滑脂报警温度为95℃,轴承最高报警温度为80℃,电机绝缘等级为F级温度小于80℃,按照最低要求则取测量温度小于80℃,再选取安全裕量5℃,即当测点观测温度高于75℃时采取设备保护措施,应及时降频甚至停泵。

(6)由于高温网系统运行温度接近常压沸点,按照控制策略,当泵站需要降频停运供水泵时,需要观察管线局部高点的压力不应低于0.5MPa,如低于该压力,要联系电厂提高定压,确保运行安全。

(7)针对此次冷却风机故障,启动编制故障应急预案,组织运行人员定期学习演练,缩短故障恢复时间。在日常运行中应加强巡视,保证供热系统稳定运行。