300 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)液壓裝置故障原因分析

王慎剛

300 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)液壓裝置故障原因分析

王慎剛

（華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100）

針對(duì)某電廠一次風(fēng)機(jī)液壓裝置故障，引起鍋爐燃燒困難導(dǎo)致機(jī)組跳閘事故，通過對(duì)一次風(fēng)機(jī)液壓裝置解體檢查分析，主要原因?yàn)橐簤貉b置故障引起擋板操作失靈。結(jié)合實(shí)際提出避免一次風(fēng)機(jī)跳閘損壞的技術(shù)措施，保障了機(jī)組安全運(yùn)行。

一次風(fēng)機(jī)；液壓；汽包；油泵

某電廠1號(hào)鍋爐原設(shè)計(jì)配置2臺(tái)離心式一次風(fēng)機(jī)，2013年12月機(jī)組大修期間已改造更換為沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的雙級(jí)動(dòng)調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)型號(hào)為AST-1960／1400。風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)方式主要是通過風(fēng)機(jī)外側(cè)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)液壓缸伺服機(jī)構(gòu)控制液壓缸進(jìn)油和回油，從而控制液壓缸缸體進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過連接在缸體上的調(diào)節(jié)桿帶動(dòng)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖1所示。

1 事故經(jīng)過

圖1 一次風(fēng)機(jī)液壓缸調(diào)節(jié)示意圖

13：15，1號(hào)機(jī)組負(fù)荷300MW，主汽壓14.58MPa， A、B、C磨運(yùn)行［1］，總煤量152 t／h，爐膛壓力為-21 Pa，A、B一次風(fēng)機(jī)在自動(dòng)調(diào)整控制方式，動(dòng)葉開度為35%、31%，電流為78 A、77 A，一次風(fēng)母管壓力為10.36 kPa，A一次風(fēng)機(jī)1號(hào)油泵運(yùn)行，潤(rùn)滑油壓為0.19 MPa，控制油壓3.04 MPa，A、B電動(dòng)給水泵在自動(dòng)調(diào)整控制方式，液力偶合器指令為56%、57%，汽包水位在-7.7 mm左右波動(dòng)，A、B引風(fēng)機(jī)在自動(dòng)方式，動(dòng)葉開度為40%、36%，電流為187 A、184 A。

13：16：56至13：19：26，A一次風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油壓由0.19 MPa逐漸降至聯(lián)泵值0.15 MPa，聯(lián)啟2號(hào)油泵，潤(rùn)滑油壓升至1.01 MPa，控制油壓升至4.75 MPa。

13：21：04，A一次風(fēng)機(jī)控制油壓升至5.56 MPa，A一次風(fēng)機(jī)電流由78 A最高升至280 A左右，一次風(fēng)母管壓力由10.36 kPa升至13.98 kPa，因一次母管壓力高于自動(dòng)設(shè)置值10.3 kPa，A、B一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉指令逐漸自動(dòng)關(guān)小直至全關(guān)位，B一次風(fēng)機(jī)電流由77 A降至66 A，風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫由24.4℃升高至54.54℃。

13：23：40，運(yùn)行人員手動(dòng)停運(yùn)A一次風(fēng)機(jī)1號(hào)油泵，控制油壓降至4.44 MPa。13：25：40，運(yùn)行人員初步判斷A、B一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)，遂將A、B一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉控制切為手動(dòng)方式，將A一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度由0%開至20%，風(fēng)機(jī)電機(jī)電流保持在276 A左右無明顯變化，然后將動(dòng)葉關(guān)至0%。13：26：19，將B一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度由0%逐步開至30%，風(fēng)機(jī)電機(jī)電流升至87 A。

13：28：18，A一次風(fēng)機(jī)電流發(fā)生過流保護(hù)動(dòng)作跳閘，一次風(fēng)母管壓力突降至4 kPa左右，運(yùn)行人員繼續(xù)開大B一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，爐膛壓力由-134 Pa出現(xiàn)快速下降，13：28：25爐膛壓力降至最低-2 024 Pa，A、B引風(fēng)機(jī)自動(dòng)逐漸關(guān)小至19%、14%。在A一次風(fēng)機(jī)跳閘后，汽包水位也由-0.8 mm開始出現(xiàn)降低，A、B電泵液力偶合器指令自動(dòng)逐漸增加后給水流量上升，13：28：49汽包水位降至最低后回升。

13：28：52，因一次風(fēng)量偏低造成B磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量低于設(shè)定值45 t／h延時(shí)10 s跳閘，運(yùn)行人員手動(dòng)投入AB層2、3號(hào)角油槍。

13：28：57，B一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度開至75%，電機(jī)電流升至173.6 A，一次風(fēng)壓快速升至9.23 kPa，爐膛壓力升至最大2 037 Pa。

13：29：09，汽包水位持續(xù)快速上升，運(yùn)行人員將給水主控切至手動(dòng)調(diào)整，A、B電泵勺管由60%快速回調(diào)至53%，13：29：20，汽包水位仍然迅速上升，鍋爐MFT動(dòng)作，首出原因“汽包水位高高”。

全面檢查分析判斷A一次風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)液壓裝置出現(xiàn)故障，組織搶修。機(jī)組重新啟動(dòng)，4月23日17：30并網(wǎng)恢復(fù)，在風(fēng)機(jī)搶修期間保持B一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行。4月25日A一次風(fēng)機(jī)搶修完成，恢復(fù)正常運(yùn)行方式。

2 檢查情況

2.1 一次風(fēng)機(jī)改造后運(yùn)行情況

2013年12月23日，風(fēng)機(jī)安裝后油壓調(diào)整完畢［2］，A一次風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油壓0.4 MPa，控制油壓5.5 MPa，B一次風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油壓0.25 MPa，控制油壓4.5 MPa。每月按時(shí)執(zhí)行油泵定期切換工作正常。

2014年4月3日，1號(hào)爐B一次風(fēng)機(jī)1號(hào)油泵運(yùn)行潤(rùn)滑油壓由0.25 MPa突降至0.15 MPa，備用油泵聯(lián)啟，潤(rùn)滑油壓力升至0.9 MPa。調(diào)節(jié)1、2號(hào)潤(rùn)滑油油泵運(yùn)行潤(rùn)滑油壓力1.0 MPa后，停止1號(hào)油泵運(yùn)行，因油泵出口單向閥打開后未及時(shí)復(fù)位造成潤(rùn)滑油壓力降至0 MPa，B一次風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油壓力低跳閘，RB保護(hù)動(dòng)作。隨后經(jīng)調(diào)整，在保證潤(rùn)滑油壓正常的情況下，控制油壓維持在2.8 MPa。

4月12日，利用機(jī)組停運(yùn)機(jī)會(huì)聯(lián)系沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠及榆次航天液壓廠（液壓缸廠家）現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)為液壓缸內(nèi)漏，確定更換1號(hào)爐B一次風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)液壓缸，調(diào)整風(fēng)機(jī)油站控制、潤(rùn)滑油壓正常（調(diào)整控制油壓3.86 MPa，潤(rùn)滑油壓0.38 MPa）。4月14日對(duì)A一次風(fēng)機(jī)油壓控制值進(jìn)行調(diào)整，保持原值控制油壓約3.8 MPa，潤(rùn)滑油壓約0.27 MPa。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查情況

4月23日13：45，就地檢查A一次風(fēng)機(jī)2號(hào)油泵運(yùn)行，控制油壓就地顯示4.5 MPa，潤(rùn)滑油壓0.3 MPa，動(dòng)葉實(shí)際開度100%，風(fēng)機(jī)外部檢查油管路無漏油現(xiàn)象，油箱油位正常，就地手搖動(dòng)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)，動(dòng)葉機(jī)構(gòu)指針無變化，分析判斷動(dòng)調(diào)液壓裝置出現(xiàn)故障。

2.3 A一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況和保護(hù)動(dòng)作情況

13：19：26，A一次風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油壓逐漸降低聯(lián)啟2號(hào)油泵后，潤(rùn)滑油壓升至1.01 MPa，控制油壓升至4.75 MPa，此時(shí)一次風(fēng)機(jī)出力未有變化。但在13：21：04風(fēng)機(jī)控制油壓突升至5.56 MPa后，A一次風(fēng)機(jī)電流由78 A快速升至280 A左右（電機(jī)額定電流值為186 A），說明風(fēng)機(jī)出力已達(dá)到最大。

13：28：18，A一次風(fēng)機(jī)電流超保護(hù)定值282 A延時(shí)5 s過流跳閘，動(dòng)作正常。

2.4 A一次風(fēng)機(jī)跳閘后的爐內(nèi)燃燒運(yùn)行狀況

13：28：18，A一次風(fēng)機(jī)跳閘后，出口擋板聯(lián)鎖關(guān)閉（關(guān)閉時(shí)間約為45 s），因動(dòng)葉在全開位且無法操作，造成一次風(fēng)通過A一次風(fēng)機(jī)入口處外排，一次風(fēng)母管壓力由13.98 kPa快速下降到約4 kPa，導(dǎo)致通過運(yùn)行的3臺(tái)磨煤機(jī)進(jìn)入爐膛的一次風(fēng)及其攜帶煤粉量突然大量減少，爐內(nèi)燃燒出現(xiàn)弱化（火檢強(qiáng)度降至24%左右），在大約7 s內(nèi)爐膛壓力迅速降至-2 024 Pa，后在A、B引風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)整下爐膛負(fù)壓開始回升。為盡快提高一次風(fēng)母管壓力，運(yùn)行人員將B一次風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)開大，同時(shí)隨著A一次風(fēng)機(jī)出口擋板逐步關(guān)閉，13：28：49一次風(fēng)母管壓力由4 kPa開始上升，13：28：52時(shí)B磨煤機(jī)跳閘后BSOD迅速關(guān)閉，13：28：58一次風(fēng)壓升至10.77 kPa，進(jìn)入鍋爐的一次風(fēng)及其攜帶煤粉量逐步增加，爐膛負(fù)壓在引風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)整因素疊加影響下出現(xiàn)快速回升，13：28：59最高達(dá)到＋2 037 Pa后下降。

2.5 A一次風(fēng)機(jī)跳閘后的汽包水位變化情況

13：28：18 A一次風(fēng)機(jī)跳閘前，汽包水位［3］一直比較正常，機(jī)組負(fù)荷和汽包壓力參數(shù)以及給水泵調(diào)節(jié)狀況基本平穩(wěn)，但在A一次風(fēng)機(jī)跳閘后，汽包水位由-0.8 mm開始逐漸降低，給水流量由870 t／h左右逐漸增加，13：28：49汽包水位降至最低-214.8 mm后回升，A、B電泵液力偶合器指令自動(dòng)增加至60%，給水流量增至1 235 t／h后仍然繼續(xù)上升，13：28：59最高達(dá)到約1 300 t／h后開始回落。

因汽包水位上升較快，13：29：09運(yùn)行人員將給水主控切至手動(dòng)調(diào)整，A、B電泵勺管由60%快速回調(diào)至53%，13：29：20鍋爐MFT動(dòng)作時(shí)給水流量約780 t／h，鍋爐MFT后汽包水位仍持續(xù)上升最高達(dá)到368 mm。

查閱在汽包水位出現(xiàn)異常波動(dòng)變化到鍋爐MFT前的過程中，機(jī)組負(fù)荷、汽包壓力參數(shù)有所降低，但并未出現(xiàn)大幅度波動(dòng)（汽包壓力下降約1 MPa、機(jī)組負(fù)荷降低約15～20 MW），因此可基本排除汽包壓力、機(jī)組負(fù)荷突變而造成汽包水位大幅變化的影響因素。

3 原因分析

3.1 汽包水位異常波動(dòng)原因

A一次風(fēng)機(jī)跳閘造成爐內(nèi)燃燒突然減弱后，隨著水冷壁吸熱量急劇減少，汽包水位開始逐漸下降，此時(shí)汽包壓力、機(jī)組負(fù)荷未出現(xiàn)較大幅度變化，A、B電泵液力偶合器指令根據(jù)水位變化進(jìn)行自動(dòng)增加給水流量，自13：28：18到13：28：59調(diào)整過程中雖然水位變化、給水流量變化幅度大些，但是自動(dòng)調(diào)整基本正常，在13：28：47汽包水位最低降至-214.8 mm后開始出現(xiàn)回升。

因鍋爐給水量自動(dòng)調(diào)整增幅較大（由最初約870 t／h到13：28：59最高達(dá)到約1 300 t／h），同時(shí)自13：28：49開始一次風(fēng)母管壓力上升后，進(jìn)入爐內(nèi)的一次風(fēng)及其攜帶煤粉量逐步增加，燃燒強(qiáng)度增強(qiáng)后水冷壁吸熱量增大，受兩個(gè)因素疊加影響造成汽包水位出現(xiàn)快速上升。在13：29：09汽包水位退出自動(dòng)控制后，雖進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)，但是調(diào)整幅度偏?。ㄔ?3：29：20鍋爐MFT動(dòng)作時(shí)，給水流量約780 t／h），未能做到快速調(diào)減給水流量來控制汽包水位上升過快趨勢(shì)，在11 s內(nèi)汽包水位就達(dá)到跳閘值＋250 mm并繼續(xù)上升，最終導(dǎo)致汽包水位高高保護(hù)動(dòng)作而發(fā)生MFT。

運(yùn)行人員汽包水位調(diào)整措施不及時(shí)、應(yīng)急處理技能和經(jīng)驗(yàn)不足，是造成本次機(jī)組跳機(jī)事故的主要原因。

3.2 A一次風(fēng)機(jī)出力增大和過流保護(hù)動(dòng)作的原因

分析認(rèn)為，在A一次風(fēng)機(jī)油站的備用油泵聯(lián)啟后［4］，系統(tǒng)油壓升高使液壓缸上壓蓋內(nèi)部“O”型圈進(jìn)一步破損，導(dǎo)致液壓缸活塞前部液壓油通過工藝孔內(nèi)泄至潤(rùn)滑油，活塞在后部液壓油作用下，迫使活塞向前移動(dòng)直至最前位，缸體通過調(diào)節(jié)桿拉動(dòng)動(dòng)葉卡死在全開位，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出力突然達(dá)到最大。

13：21：04，A一次風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)出力達(dá)到最大后，運(yùn)行人員判斷2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)出現(xiàn)搶風(fēng)現(xiàn)象不準(zhǔn)確，13：25：40在未查明具體原因情況下就開始調(diào)整增加風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度，因當(dāng)時(shí)A一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度實(shí)際已全開（電機(jī)運(yùn)行電流約280 A，接近過流保護(hù)動(dòng)作值282 A），故調(diào)整增加A一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度后未有任何變化，但在調(diào)整增加B一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度后，隨著B一次風(fēng)機(jī)出力開始逐步增加，對(duì)A一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況造成一定擾動(dòng)，導(dǎo)致A一次風(fēng)機(jī)電機(jī)電流波動(dòng)達(dá)到過流保護(hù)值而發(fā)生跳閘。

3.3 A一次風(fēng)機(jī)液壓缸故障原因

對(duì)拆換下的A一次風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)液壓缸解體檢查，發(fā)現(xiàn)動(dòng)調(diào)液壓缸上壓蓋內(nèi)部“O”型密封圈破損。初步分析認(rèn)為造成“O”型密封圈破損可能有3種原因：一是密封圈產(chǎn)品存在質(zhì)量缺陷；二是液壓控制油壓力過高；三是油質(zhì)不合格，存在雜質(zhì)等異物。沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠一直配套使用該型號(hào)液壓缸，密封圈產(chǎn)品質(zhì)量問題可能性不大；據(jù)了解當(dāng)時(shí)一次風(fēng)機(jī)改造情況，安裝后對(duì)油系統(tǒng)進(jìn)行過濾油處理，濾油化驗(yàn)合格后投運(yùn)；了解當(dāng)時(shí)油站投運(yùn)后的油壓調(diào)整情況，未見到書面材料，但根據(jù)2014年1月29日A一次風(fēng)機(jī)油站油泵切換歷史記錄圖，查閱分析當(dāng)時(shí)單泵運(yùn)行時(shí)的液壓控制油壓約為5.3 MPa，2臺(tái)油泵運(yùn)行時(shí)的液壓控制油壓具體數(shù)值不詳（雖然顯示數(shù)值5.567 MPa，但實(shí)際上已超過量程5.5 MPa，在DCS畫面上顯示為質(zhì)量壞點(diǎn)）。查閱風(fēng)機(jī)說明書中規(guī)定液壓控制油壓大于3.5 MPa，進(jìn)一步查閱歷史記錄趨勢(shì)，A、B一次風(fēng)機(jī)改造后的油站單泵運(yùn)行的液壓控制油壓調(diào)整控制值為5.5 MPa、4.5 MPa，在雙泵運(yùn)行時(shí)油壓會(huì)更高（已超過DCS顯示量程，無法查閱）。

綜上分析，初步判斷“O”型密封圈損壞的最大可能是由于液壓控制油壓調(diào)整過高造成。

3.4 A一次風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油降低的原因

經(jīng)調(diào)閱歷史曲線，4月23日7：00，1號(hào)機(jī)組負(fù)荷557 MW，A一次風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)開度為48%，控制油壓為3.31MPa，油泵出口潤(rùn)滑油壓為0.31MPa，油站油壓正常。但自7：10機(jī)組開始降負(fù)荷后的一次風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)自動(dòng)調(diào)整過程中，控制油壓、潤(rùn)滑油壓同時(shí)出現(xiàn)下降，至13：16潤(rùn)滑油壓降低到0.15 MPa，控制油壓降低到3.03 MPa，說明液壓缸動(dòng)作過程中壓蓋內(nèi)部“O”型密封圈破損后內(nèi)部漏油加劇，導(dǎo)致控制油壓進(jìn)一步降低，影響到潤(rùn)滑油壓同時(shí)降低［5］。

動(dòng)調(diào)液壓缸上壓蓋內(nèi)部“O”型密封圈破損是造成潤(rùn)滑油壓降低的直接原因，但運(yùn)行監(jiān)盤人員自4月23日7：10開始一直未能及早發(fā)現(xiàn)油壓降低缺陷并采取應(yīng)對(duì)處理措施，也是導(dǎo)致缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大化的重要原因。

4 處理及防范措施

a.更換1號(hào)機(jī)組A一次風(fēng)機(jī)液壓缸，并調(diào)整控制油壓正常。

b.加強(qiáng)運(yùn)行人員基本業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，重點(diǎn)是異常分析判斷和應(yīng)急處理方面。

c.運(yùn)行監(jiān)盤人員要精力集中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況進(jìn)行處置，異常未消除前必須做好事故預(yù)想。

d.加強(qiáng)設(shè)備異常分析管理，出現(xiàn)的任何異常都要按照“四不放過”原則進(jìn)行徹底排查分析，并制定切實(shí)可行的防范措施，督導(dǎo)執(zhí)行到位。

e.加強(qiáng)技改項(xiàng)目全過程管理。按照制定的技改項(xiàng)目管理辦法要求，明確項(xiàng)目實(shí)施負(fù)責(zé)人，加強(qiáng)過程監(jiān)管，實(shí)施過程中的各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)要設(shè)置必要的質(zhì)監(jiān)點(diǎn)，嚴(yán)格質(zhì)量監(jiān)督驗(yàn)收，做好詳細(xì)的檢修資料記錄。

［1］ 時(shí) 巖.600 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)振動(dòng)大原因分析及處理［J］.東北電力技術(shù).2014，35（5）：14-16，30.

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Cause Analysis on Hydraulic Device Fault of Primary Air Fan in 300 MW Unit

WANG Shen?gang
（Huadian International Laicheng Power Plant，Laiwu，Shandong 271100，China）

Facing hydraulic device faultof primary air fan in given power plantwhich cause difficults of boiler combustion and unit trip fault，strip inspection are carried out on the hydraulic device of primary air fan.The reasons are that hydraulic device fault caused by back platemalfunctioning.In this paper，technologicalmeasures are proposed to avoid trip fault of primary air fan and to ensure the safe operation of the power system.

Primary air fan；Hydraulic；Boiler；The oil pump

TH137

A

1004-7913（2015）07-0033-04

王慎剛（1969—），男，學(xué)士，工程師，主要從事火力發(fā)電廠集控運(yùn)行管理工作。

2015-05-06）