汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)電磁閥拒動原因分析

王江洪

(廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠海 519060)

0 引言

危急遮斷系統(tǒng)(ETS)是汽輪機(jī)主保護(hù)的重要組成部分，它是根據(jù)汽輪機(jī)安全運行的要求，接受就地一次儀表或汽輪機(jī)安全監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)(TSI)二次儀表的停機(jī)信號，控制停機(jī)電磁閥，使汽輪機(jī)組緊急停機(jī)，保護(hù)汽輪機(jī)的安全。所以，電磁閥準(zhǔn)確、有效動作，是整個危急遮斷系統(tǒng)功能正常實現(xiàn)的關(guān)鍵。某廠#3機(jī)組曾發(fā)生過自動停機(jī)遮斷(AST)電磁閥拒動的事故，當(dāng)時是由于發(fā)電機(jī)熱工保護(hù)誤動作，發(fā)出信號至汽輪機(jī)主保護(hù)，AST電磁閥失電，但電液調(diào)節(jié)(EH)系統(tǒng)油壓未失去。雖然避免了一次非計劃停機(jī)，但電磁閥拒動的原因值得思考。

1 設(shè)備狀態(tài)

某廠危急遮斷控制塊是由上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的，它有2個超速保護(hù)控制(OPC)電磁閥、4個AST電磁閥和2個逆止閥組成，危急遮斷地磁閥的結(jié)構(gòu)如圖1所示。2個 OPC電磁閥對超速保護(hù)信號起反應(yīng)，由數(shù)字式電氣液壓控制系統(tǒng)(DEH)控制。萬一發(fā)生甩負(fù)荷(超過30%)，或者當(dāng)機(jī)組超速到額定值的103%時，DEH給電磁閥約3 s的脈沖信號，將OPC油快速泄放到回油管，調(diào)節(jié)汽閥與再熱調(diào)節(jié)閥將迅速關(guān)閉。止回閥將在OPC泄壓時保持危急遮斷母管中的油壓，使主汽閥及再熱主汽閥保持開啟狀態(tài)。

圖1 危急遮斷地磁閥結(jié)構(gòu)圖

從DEH來的OPC信號使調(diào)節(jié)汽閥及再熱調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，在汽輪機(jī)內(nèi)部的余汽膨脹后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速將降低。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低后，切斷電磁閥電源，電磁閥將關(guān)閉。4個AST電磁閥分為2個通道，通道1包括20－1/AST與20－3/AST，通道2包括20－2/AST與20－4/AST，每個通道由危急遮斷系統(tǒng)控制柜中各自的繼電器保持供電。危急遮斷系統(tǒng)的作用為:在傳感器指明汽輪機(jī)的任一變量處于遮斷水平時，打開所有的AST電磁閥，以遮斷機(jī)組。系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)是在任一電磁閥故障拒動時，不影響系統(tǒng)功能，這也是設(shè)計成2個相同獨立通道的原因。每個通道有其本身的繼電器、電源和監(jiān)測所有汽輪機(jī)遮斷變量的能力，遮斷汽輪機(jī)需要2個通道同時動作。如果發(fā)生一起偶然性遮斷事故，在每個通道中至少有1個AST電磁閥動作，才能遮斷汽輪機(jī)。每個通道可分別在汽輪機(jī)運行時做試驗而不產(chǎn)生遮斷或在實際需要遮斷時拒動。在試驗時，通道的電源是隔離的，所以1次只能試驗1個通道。

2 EH油油質(zhì)

2009年，#3機(jī)組EH油顆粒度(NAS)檢測不合格，其數(shù)據(jù)見表1;EH油水分檢測不合格，其數(shù)據(jù)見表2。2010年，#3機(jī)組EH油顆粒度(NAS)檢測合格，其數(shù)據(jù)見表3;EH油水分檢測合格，其數(shù)據(jù)見表4。

表1 EH油顆粒度(NAS)檢測不合格數(shù)據(jù)

表2 EH油水分檢測不合格數(shù)據(jù) ‰

表3 EH油顆粒度(NAS)檢測合格數(shù)據(jù)

表4 EH油水分檢測合格數(shù)據(jù) ‰

表1顯示該機(jī)組抗燃油在最近幾個月顆粒度超標(biāo)，雖然個別月份顆粒度指標(biāo)有所好轉(zhuǎn)，但整體上不合格，特別是在發(fā)生事故最近的月份，顆粒度更高。由表2可見，抗燃油水分個別月份也嚴(yán)重超標(biāo)，雖然有些月份加強(qiáng)了濾油，數(shù)據(jù)合格，但抗燃油水分超標(biāo)，加上顆粒度的增加(特別是大顆粒固體物的增加)，加快了油質(zhì)惡化，造成油路堵塞。由表3與表4可知，事故發(fā)生后加強(qiáng)油質(zhì)檢查和沖洗，對設(shè)備運行采取了一定措施，使得油質(zhì)有明顯好轉(zhuǎn)。

3 拒動原因分析

事故發(fā)生時，經(jīng)過現(xiàn)場檢查并結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)的實際情況可以判斷，AST電磁閥第1級動作沒有實現(xiàn)，閥內(nèi)油路滑塊出現(xiàn)卡澀，未泄去閥內(nèi)建立起的油壓，導(dǎo)致第2級滑閥后沒有失去不平衡壓力，進(jìn)而沒有動作。通過對油質(zhì)和設(shè)備運行情況的分析可知，滑塊發(fā)生卡澀的原因有以下幾點:

(1)EH油中雜質(zhì)較多，含有的固體顆粒較大，在電磁閥內(nèi)由于速度減慢而沉積在油通道內(nèi)，造成油路滑塊卡澀。從#3機(jī)組的油質(zhì)化驗數(shù)據(jù)可以看出(見表1)，#3機(jī)組的EH油顆粒較大，在長期運行過程中，容易在管路的一些死角處沉積而造成卡澀。例如，沉積在危急遮斷裝置的一些常開電磁閥內(nèi)，造成電磁閥卡澀。

(2)EH油水分高(見表2)，長時間運行，油質(zhì)惡化，潤滑效果降低;同時，在油壓、水分均較高的情況下，會導(dǎo)致油路金屬內(nèi)表面被腐蝕。在上述作用下，會出現(xiàn)電磁閥卡澀現(xiàn)象。

(3)抗燃油固體顆粒的增加，導(dǎo)致高壓油對金屬壁沖刷加強(qiáng)，造成金屬表面機(jī)械劃傷，使得金屬之間的摩擦增大，造成滑塊卡澀。在后來停機(jī)檢修中發(fā)現(xiàn)，危急遮斷模塊的油路表面有劃痕。隨后對#4機(jī)組做電磁閥活動性試驗，結(jié)果4個電磁閥均正常。通過#3，#4機(jī)組的油質(zhì)化驗數(shù)據(jù)對比，證明油質(zhì)好壞會影響電磁閥工作的正常與否。

(4)電磁閥內(nèi)的彈簧在長期工作狀態(tài)下，可能會出現(xiàn)彈性系數(shù)下降使彈力不夠的現(xiàn)象，造成電磁閥失電后滑塊受力不夠而靜止不動。由于機(jī)組剛經(jīng)過停機(jī)檢修，AST電磁閥由于這方面原因拒動的概率不大，但從長期來看，也應(yīng)該定期檢查電磁閥本體構(gòu)件。

4 解決辦法及防范措施

事故發(fā)生后，經(jīng)過詳細(xì)分析，確認(rèn)是電磁閥卡澀所致，擬定了處理方案并進(jìn)行處理，保護(hù)恢復(fù)正常投入。根據(jù)ETS的特點，對電磁閥逐一進(jìn)行了失電活動性試驗。當(dāng)通道1中的1個電磁閥失電后，試驗油壓表計無變化，說明此電磁閥卡澀。利用工具輕微振動電磁閥端部，當(dāng)壓力表略有變化時，該電磁閥滑閥已經(jīng)打開，危急遮斷母管高壓油已經(jīng)導(dǎo)通，電磁閥處于開啟狀態(tài)，然后對電磁閥通電，油壓表計立即恢復(fù)到原來數(shù)值。接著使通道2中的1個電磁閥失電，如果試驗油壓表計指示為零，則此閥無卡澀，反之，利用相同方法處理。通過上述試驗，解決了電磁閥卡澀問題。為了避免類似事故發(fā)生，給出了以下防范措施:

(1)加強(qiáng)對EH油系統(tǒng)重要參數(shù)的監(jiān)視，特別是濾網(wǎng)壓差和流量的變化。在濾網(wǎng)壓差高時，確認(rèn)后及時更換濾網(wǎng);流量發(fā)生變化后，也要引起重視，要及時查找原因并進(jìn)行處理。

(2)更換EH油濾網(wǎng)時，要確認(rèn)新濾網(wǎng)是否干凈;同時，檢修和運行人員要確保工作中不將外來雜質(zhì)帶入EH油系統(tǒng)。

(3)加強(qiáng)對EH油的濾油工作，降低EH油水分至合格;同時，在油箱加油時要確保油質(zhì)合格，做好混油試驗。

(4)在正常運行時，要正確投入離子交換器，定期做好切換和更換工作，定期對油箱油質(zhì)進(jìn)行化驗。

(5)機(jī)組停機(jī)后重新啟動時，要及時對EH油系統(tǒng)管路做好循環(huán)清洗，特別是一些容易成為油循環(huán)死角的地方。通過清洗，可將管路中沉積的雜質(zhì)沖洗干凈，確保啟動時管路中無沉積物。

(6)定期做危急遮斷裝置的電磁閥活動性試驗。在做活動性試驗時，一是檢驗電磁閥工作是否正常，二是清除沉積在閥內(nèi)的顆粒，防止進(jìn)一步加速沉積。

5 結(jié)束語

ETS作為汽機(jī)主保護(hù)的核心組成部分，它的正常工作直接關(guān)系著機(jī)組的安全運行，而電磁閥正確動作是實現(xiàn)其功能的關(guān)鍵。通過分析和總結(jié)，得出了處理該事故的方法，提出了防范措施，為處理類似事故提供借鑒。

［1］馬慧芳，賈文菊，張利燕，等.運行抗燃油電阻率超標(biāo)原因分析及預(yù)防措施［J］.熱力發(fā)電，2010，39(9):92－94.

［2］謝慧，吳文龍，何紅超，等.汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)伺服閥異常動作原因分析［J］.熱力發(fā)電，2010，39(9):68－77.