9FA燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機(jī)組跳閘事故的分析與處理

陳元鎖，盧 騷，王建偉

（神華浙江國(guó)華余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315400）

9FA燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機(jī)組為多軸機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)分軸布置，帶動(dòng)各自的發(fā)電機(jī)發(fā)電，與國(guó)內(nèi)大多數(shù)的9FA單軸機(jī)組（燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)為同軸布置）相比，其在熱力系統(tǒng)和汽輪機(jī)控制方面較為復(fù)雜。在一次停機(jī)過程中發(fā)生了機(jī)組跳閘事故，有必要對(duì)其進(jìn)行分析并提出防范措施。

1 機(jī)組熱力系統(tǒng)簡(jiǎn)介

神華浙江國(guó)華余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司采用美國(guó)GE公司生產(chǎn)的多軸S209FA燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，“二拖一”模式，其中單臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)額定出力250 MW，汽輪機(jī)額定出力280 MW，機(jī)組總出力780 MW。

燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)為分軸布置，各帶發(fā)電機(jī)發(fā)電，2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)做功后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入各自的余熱鍋爐，2臺(tái)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽合并后送入汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)為美國(guó)GE公司生產(chǎn)的D11型雙缸、一次中間再熱、帶中壓補(bǔ)汽和低壓補(bǔ)汽的凝汽式機(jī)組，采用中壓缸啟動(dòng)模式。D11型汽輪機(jī)為高中壓合缸反向布置，低壓缸對(duì)稱型式布置，高壓缸進(jìn)汽由2個(gè)高壓缸聯(lián)合汽閥（控制閥和截止閥裝在同一閥體內(nèi)）控制，中壓缸進(jìn)汽由2個(gè)再熱聯(lián)合汽閥控制，低壓補(bǔ)汽經(jīng)1個(gè)低壓截止閥和1個(gè)低壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入中壓缸排汽，中壓缸排汽經(jīng)導(dǎo)汽管進(jìn)入低壓缸做功，最終排至凝汽器。

余熱鍋爐為美國(guó)DELTAK公司生產(chǎn)的臥式三壓再熱自然循環(huán)鍋爐，鍋爐內(nèi)布置有高壓、中壓、低壓3個(gè)獨(dú)立的汽水系統(tǒng)及1個(gè)再熱器。中壓系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽從再熱器入口注入，低壓系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽從中壓缸的排汽室注入，“二拖一”機(jī)組熱力系統(tǒng)見圖1。

2 機(jī)組的一鍵式幷汽和解爐控制

機(jī)組“一拖一”啟動(dòng)完成后，啟動(dòng)第2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，當(dāng)其對(duì)應(yīng)的余熱鍋爐產(chǎn)生的主、再熱蒸汽溫度和壓力符合條件時(shí)，將其并入汽輪機(jī)做功，即機(jī)組并汽；同樣，當(dāng)需要停運(yùn)1臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)，則將其對(duì)應(yīng)余熱鍋爐的主、再熱蒸汽撤出后停機(jī)，保持另一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)“一拖一”運(yùn)行，即機(jī)組解爐。

一鍵式自動(dòng)幷汽的控制策略為：

（1）將待并汽余熱鍋爐的高壓主蒸汽電動(dòng)閥、高溫再熱蒸汽電動(dòng)閥、低溫再熱蒸汽電動(dòng)閥、低溫再熱蒸汽電動(dòng)調(diào)節(jié)閥置自動(dòng)狀態(tài)。

（2）將2臺(tái)余熱鍋爐的高壓旁路調(diào)節(jié)閥、高壓旁路減溫水調(diào)節(jié)閥、再熱旁路調(diào)節(jié)閥、再熱旁路減溫水調(diào)節(jié)閥置自動(dòng)狀態(tài)。

（3）調(diào)節(jié)2臺(tái)余熱鍋爐的主、再熱蒸汽溫度差在15℃以下，壓力比較接近后，點(diǎn)擊按鈕啟動(dòng)自動(dòng)幷汽程序。

（4）待并汽余熱鍋爐再熱蒸汽旁路自動(dòng)調(diào)節(jié)高溫再熱蒸汽壓力，當(dāng)2臺(tái)余熱鍋爐再熱蒸汽電動(dòng)閥前壓力差小于0.2 MPa時(shí)，自動(dòng)開啟待并汽余熱鍋爐再熱蒸汽電動(dòng)閥，并上高溫再熱蒸汽。

（5）待并汽余熱鍋爐再熱蒸汽電動(dòng)閥全開后，對(duì)應(yīng)高壓旁路自動(dòng)調(diào)節(jié)高壓主蒸汽壓力，當(dāng)2臺(tái)余熱鍋爐高壓電動(dòng)主汽閥前壓力差小于0.5 MPa以下時(shí)，自動(dòng)開啟待并汽余熱鍋爐低溫再熱蒸汽電動(dòng)閥和高壓電動(dòng)主汽閥，低溫再熱蒸汽調(diào)節(jié)閥則根據(jù)并入的高壓主蒸汽流量進(jìn)行分配調(diào)節(jié)；隨后，主、再熱蒸汽旁路調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)并逐漸關(guān)閉，并汽程序結(jié)束。

一鍵式自動(dòng)解爐與并汽過程正好相反：首先是待停余熱鍋爐主、再熱蒸汽旁路調(diào)節(jié)閥逐漸開啟，當(dāng)其高壓主蒸汽流量或低溫再熱蒸汽流量（二者取小值）降至40 t/h以下時(shí)，觸發(fā)高溫再熱蒸汽電動(dòng)閥關(guān)閉，待其關(guān)到位后，再先后觸發(fā)關(guān)閉低溫再熱蒸汽電動(dòng)閥和高壓主蒸汽電動(dòng)閥，解爐過程結(jié)束。

3 事故過程

某日，2號(hào)機(jī)“一拖一”正常運(yùn)行，1號(hào)機(jī)檢修后啟動(dòng)，于13：56完成幷汽操作后“二拖一”運(yùn)行正常。14：50由于天然氣量原因，2號(hào)機(jī)開始正常減負(fù)荷停機(jī)；15：03 2號(hào)機(jī)負(fù)荷降至50 MW后開始一鍵式自動(dòng)解爐，主、再熱蒸汽旁路逐漸開啟；15：05 2號(hào)爐低溫再熱蒸汽流量116 t/h，高壓旁路開度18.9%，再熱旁路開度11.5%，正常情況下，2號(hào)爐低溫再熱蒸汽流量將于8 min后降至40 t/h，觸發(fā)2號(hào)爐高溫再熱蒸汽電動(dòng)閥、低溫再熱蒸汽電動(dòng)閥、高壓主蒸汽電動(dòng)閥的關(guān)閉信號(hào)；15：05 1號(hào)機(jī)跳閘，超馳關(guān)閉1號(hào)爐高溫再熱蒸汽電動(dòng)閥、低溫再熱蒸汽電動(dòng)閥、高壓主蒸汽電動(dòng)閥，1號(hào)爐的主、再熱蒸汽旁路自動(dòng)開啟；立即終止2號(hào)爐的解爐操作，手動(dòng)關(guān)閉2號(hào)爐主、再熱蒸汽旁路，將2號(hào)爐的主、再蒸汽全部供入汽輪機(jī)，維持汽輪機(jī)的正常運(yùn)行（期間汽輪機(jī)負(fù)荷從184 MW降至19 MW，并有隨時(shí)逆流切缸和逆功率解列的可能），隨后重新將2號(hào)機(jī)“一拖一”升至滿負(fù)荷運(yùn)行。

圖1 “二拖一”機(jī)組熱力系統(tǒng)

4 事故分析

分散控制系統(tǒng)（DCS）熱工邏輯組態(tài)為：當(dāng)2臺(tái)余熱鍋爐的高壓主蒸汽電動(dòng)閥或高溫再熱蒸汽電動(dòng)閥均關(guān)閉時(shí)，汽輪機(jī)跳閘。因此，從15：05 1號(hào)機(jī)跳閘超馳關(guān)閉1號(hào)爐高壓主蒸汽電動(dòng)閥、高溫再熱蒸汽電動(dòng)閥開始，到2號(hào)爐低溫再熱蒸汽流量降至40 t/h，中間有8 min左右的時(shí)間可以進(jìn)行事故處理，以使2號(hào)余熱鍋爐蒸汽重新并回，接替1號(hào)余熱鍋爐即將被切斷的蒸汽。這種在進(jìn)行2臺(tái)余熱鍋爐之間主、再熱蒸汽的切換更替，以維持汽輪機(jī)正常運(yùn)行而不解列停機(jī)的解爐過程中，突發(fā)運(yùn)行機(jī)組跳閘，在聯(lián)合循環(huán)機(jī)組事故中屬于比較特殊、處理難度比較大的事故類型，這類事故同樣也有可能發(fā)生在“二拖一”機(jī)組幷汽過程中。

汽輪機(jī)出力從15：05 1號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)跳閘時(shí)的184 MW到15：10已降至19 MW，過程分析如下：運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)1號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)跳閘后立即終止2號(hào)余熱鍋爐的一鍵式自動(dòng)解爐程序，并將主、再熱蒸汽旁路切手動(dòng)后迅速全關(guān)。1號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)跳閘后，將超馳關(guān)閉1號(hào)余熱鍋爐高壓主蒸汽電動(dòng)閥和高溫再熱蒸汽電動(dòng)閥，1號(hào)余熱鍋爐主、再熱蒸汽被隔斷，汽輪機(jī)維持運(yùn)行所需的蒸汽全部轉(zhuǎn)由2號(hào)余熱鍋爐提供。如果此時(shí)主蒸汽旁路不立即關(guān)閉，會(huì)導(dǎo)致主蒸汽壓力偏低，而此時(shí)汽輪機(jī)尚在主蒸汽入口壓力控制模式，汽輪機(jī)高壓缸調(diào)門開度自動(dòng)關(guān)小，進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸做功的蒸汽流量減少；另一方面，再熱蒸汽旁路切手動(dòng)后全關(guān)則會(huì)導(dǎo)致再熱蒸汽壓力偏高，使中壓缸調(diào)門開度指令基準(zhǔn)變小，導(dǎo)致中壓缸調(diào)門開度過小，有可能會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)逆流或逆功率解列。實(shí)際上在汽輪機(jī)出力降至19 MW時(shí)，此時(shí)的汽輪機(jī)高、中壓缸的開度指令基準(zhǔn)分別為14%和28%，4個(gè)調(diào)門對(duì)應(yīng)實(shí)際開度均在5.6%。

D11型汽輪機(jī)高壓缸由順流回切至逆流需具備2個(gè)條件：一是汽輪機(jī)中壓缸調(diào)門開度指令基準(zhǔn)小于30%，二是發(fā)電機(jī)定子電流和額定電流的比值小于0.2。當(dāng)2個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)，汽輪機(jī)將切至逆流狀態(tài)。而當(dāng)時(shí)汽輪機(jī)沒有回切，是由于發(fā)電機(jī)定子電流沒有降到足夠低。

5 應(yīng)對(duì)措施

這種在解爐過程中突發(fā)機(jī)組跳閘的高風(fēng)險(xiǎn)事故處理，在待停余熱鍋爐的主、再熱蒸汽電動(dòng)門沒有觸發(fā)關(guān)閉指令前，可以采取以下防范措施：

（1）立即終止自動(dòng)解爐程序。

（2）立即關(guān)閉待停余熱鍋爐的高壓旁路，再熱蒸汽旁路則根據(jù)汽輪機(jī)的中壓缸調(diào)門開度指令基準(zhǔn)情況逐步關(guān)閉，也可置自動(dòng)設(shè)定狀態(tài)。

（3）設(shè)低主蒸汽入口壓力控制值，以盡量維持汽輪機(jī)順流穩(wěn)定。

（4）如有必要，可以將待停余熱鍋爐的再熱旁路撤出自動(dòng)，并協(xié)助調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的再熱蒸汽壓力。

（5）注意待停余熱鍋爐的主蒸汽旁路開度，在主汽壓力可控前提下，控制其在較小開度，目的是為了防止其開度過大，導(dǎo)致待停余熱鍋爐的再熱蒸汽壓力升高。如果此時(shí)高溫再熱蒸汽電動(dòng)門沒有完全關(guān)閉，則會(huì)通過高溫再熱蒸汽電動(dòng)閥和低溫再熱蒸汽電動(dòng)閥影響到汽輪機(jī)的順流穩(wěn)定。

[1]王建偉，陳元鎖.S209FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組汽輪機(jī)控制[J].浙江電力，2008，27（4）：50－52.