某汽輪機(jī)一次高壓調(diào)節(jié)閥高位卡澀原因分析及應(yīng)急措施

龔利，孫改玲

(湖北華電江陵發(fā)電有限公司，湖北 荊州 441041)

某汽輪機(jī)一次高壓調(diào)節(jié)閥高位卡澀原因分析及應(yīng)急措施

龔利，孫改玲

(湖北華電江陵發(fā)電有限公司，湖北 荊州 441041)

介紹了湖北華電襄陽(yáng)發(fā)電有限公司#1機(jī)組頻繁出現(xiàn)突降負(fù)荷的異?，F(xiàn)象，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和試驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)是高壓調(diào)節(jié)閥開度超過(guò)80%后機(jī)械卡澀所致。針對(duì)該問(wèn)題，采取了切實(shí)可行的應(yīng)急措施，取得了繼續(xù)運(yùn)行的良好效果，最終停機(jī)消除了該缺陷。

300 MW汽輪機(jī)；負(fù)荷突降；高壓調(diào)節(jié)閥；高位卡澀

0 引言

湖北華電襄陽(yáng)發(fā)電有限公司一期工程是4臺(tái)300 MW燃煤機(jī)組。汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N300-16.7/537/537-4型亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、雙缸雙排汽單軸凝汽式汽輪機(jī)?？刂葡到y(tǒng)為DEH-IIIA型;機(jī)組兩側(cè)各有1個(gè)主汽閥和2個(gè)調(diào)節(jié)汽閥,為了減少閥門提升力,主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥都設(shè)有預(yù)啟閥。主蒸汽通過(guò)主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥進(jìn)入高壓缸，再熱蒸汽分別通過(guò)2個(gè)主汽閥和其后的中壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入中壓缸。運(yùn)行中的高壓主汽閥、中壓主汽閥、中壓調(diào)節(jié)閥全開，通過(guò)高壓調(diào)節(jié)閥來(lái)控制進(jìn)汽量的多少。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)機(jī)組投入自動(dòng)發(fā)電量控制(AGC),負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為180～300 MW,采用單閥調(diào)節(jié)。

1 故障情況介紹

湖北華電襄陽(yáng)發(fā)電有限公司#1機(jī)組在正常運(yùn)行了15年后,經(jīng)常出現(xiàn)在沒(méi)有操作的情況下，負(fù)荷從270 MW上下突然降到200 MW上下，降幅一般在70～80 MW。因?yàn)樨?fù)荷瞬時(shí)大幅下降，給運(yùn)行調(diào)整帶來(lái)極大的困難，也帶來(lái)了安全隱患。由于恰值用電高峰期，且是枯水期，機(jī)組調(diào)峰任務(wù)很重，不能及時(shí)安排停機(jī)消缺，故公司通過(guò)討論，決定先查找原因。

2 負(fù)荷突降特點(diǎn)及原因分析

2.1 負(fù)荷突降的特點(diǎn)及危害

通過(guò)對(duì)負(fù)荷突降的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)以下特點(diǎn)。

(1)負(fù)荷突降的速度快，幅度大。降負(fù)荷前，主蒸汽壓力、溫度，再熱蒸汽壓力、溫度，均在正常范圍內(nèi)。

(2)除機(jī)組負(fù)荷外，降負(fù)荷前后AGC指令、汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度指令、調(diào)節(jié)閥開度反饋等各項(xiàng)參數(shù)基本沒(méi)有變化。

(3)負(fù)荷突降頻繁發(fā)生。負(fù)荷突降一般發(fā)生在280 MW以上減負(fù)荷過(guò)程中，但不是每次減負(fù)荷都發(fā)生突降。

這種現(xiàn)象一方面對(duì)電網(wǎng)造成了一定的沖擊，另一方面對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行也帶來(lái)影響。因?yàn)闄C(jī)組在運(yùn)行中瞬時(shí)甩掉70～80 MW的負(fù)荷，會(huì)造成主汽壓力大幅上升；汽包水位先大幅下降而后又迅速上升，許多重要輔機(jī)的工況也將瞬時(shí)發(fā)生較大變化。如果甩負(fù)荷前壓力比較高，安全閥還有動(dòng)作可能；如果運(yùn)行人員調(diào)整操作不及時(shí)，還可能導(dǎo)致機(jī)組非停。另外，頻繁地突甩負(fù)荷，汽機(jī)閥門和通流部分的部件所承受的應(yīng)力快速變化，易引起這些部件的疲勞破壞。這種不可預(yù)知的突降負(fù)荷對(duì)運(yùn)行人員的監(jiān)盤、操作帶來(lái)困難，也給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。

2.2 原因分析及診斷

通過(guò)查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，分析可能引起負(fù)荷突然發(fā)生變化的原因有：(1)蒸汽參數(shù)發(fā)生突變[1]；(2)調(diào)節(jié)閥開度發(fā)生變化[2](即進(jìn)汽量突變)；(3)通流部分發(fā)生故障，包括抽氣管道出現(xiàn)故障[3]；(4)加熱器突然切除。從參考文獻(xiàn)可以看出，前3種情況在其他電廠都出現(xiàn)過(guò)先例。

故對(duì)可能原因逐一進(jìn)行分析排除。從多次甩負(fù)荷的歷史記錄來(lái)看，甩負(fù)荷之前，鍋爐燃燒工況穩(wěn)定，上水量正常并且無(wú)泄漏，蒸汽參數(shù)基本無(wú)明顯變化，所以可以排除第1種可能。從數(shù)字式電液控制系統(tǒng)(DEH)數(shù)據(jù)來(lái)看，調(diào)節(jié)閥開度、反饋均無(wú)明顯變化，即不是調(diào)節(jié)閥突關(guān)。若汽機(jī)的通流部分發(fā)生故障，會(huì)伴有機(jī)組軸承振動(dòng)增大，軸向位移增大或抽氣壓力異常等一系列現(xiàn)象。但事實(shí)上，這些相關(guān)現(xiàn)象都沒(méi)有出現(xiàn)，因此可以排除這種可能。至于加熱器突然切除，會(huì)有抽氣逆止門關(guān)閉、加熱器水位異常等變化，通過(guò)觀察，各加熱器在甩負(fù)荷前后并無(wú)異常，所以這也不是負(fù)荷突降的原因。

經(jīng)過(guò)綜合考慮，認(rèn)為調(diào)節(jié)閥突關(guān)的可能性最大，且反饋很可能沒(méi)有指示調(diào)節(jié)閥真實(shí)的開度。 當(dāng)鍋爐發(fā)出調(diào)節(jié)閥指令,首先送到汽機(jī)側(cè)作為調(diào)節(jié)閥開度指令,這一指令與實(shí)際開度(調(diào)節(jié)閥開度反饋)的差值被送到閥門控制(VCC)卡,VCC卡再把該信號(hào)送到高壓調(diào)節(jié)閥的伺服閥,伺服閥再把信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)油路放大后,去控制油動(dòng)機(jī)的進(jìn)油量,進(jìn)而控制高壓調(diào)節(jié)閥的開度。如果這個(gè)控制過(guò)程的傳遞環(huán)節(jié)中某一環(huán)出現(xiàn)問(wèn)題，確實(shí)會(huì)出現(xiàn)這種失控的現(xiàn)象。因此，切除AGC,把爐側(cè)的汽機(jī)調(diào)節(jié)閥控制切為手動(dòng)，但是甩負(fù)荷現(xiàn)象仍然時(shí)有發(fā)生。即使不投遙控，也就是用汽輪機(jī)DEH直接控制調(diào)節(jié)閥開度時(shí),該異常情況還是會(huì)發(fā)生，所以可以排除鍋爐到汽機(jī)之前的通道問(wèn)題。

繼續(xù)查找原因，采取了2個(gè)措施：一是調(diào)出多次甩負(fù)荷前后的參數(shù)曲線進(jìn)行分析；二是在監(jiān)盤時(shí)有意識(shí)地觀察并頻繁地(約每隔3 min)記錄與這一現(xiàn)象有關(guān)的參數(shù)(特別是在升降負(fù)荷的過(guò)程中),如負(fù)荷、蒸汽、流量指令、各調(diào)節(jié)閥指令、反饋甚至VCC卡的傳輸數(shù)據(jù)等(因?yàn)楦髡{(diào)節(jié)閥的指令和反饋在電腦上做不了歷史趨勢(shì)，所以只能靠人工記錄)，以期比較甩負(fù)荷前后這些參數(shù)的變化。其中一次負(fù)荷突降前后的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

通過(guò)記錄鍋爐發(fā)出的汽機(jī)指令，蒸汽流量、各個(gè)調(diào)節(jié)閥的指令等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)都無(wú)異常變化。也就是說(shuō)，油動(dòng)機(jī)之前的信號(hào)傳輸通道都是正常的。另外通過(guò)就地的觀察發(fā)現(xiàn)，在減負(fù)荷的過(guò)程中，油動(dòng)機(jī)的動(dòng)作是正常的。即問(wèn)題出在油動(dòng)機(jī)到調(diào)節(jié)閥之間的環(huán)節(jié)上或調(diào)節(jié)閥本身有問(wèn)題。

為了確定是否調(diào)節(jié)閥的原因，記錄了幾次甩負(fù)荷前后的調(diào)節(jié)閥指令和反饋數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)以下特點(diǎn)。

(1)機(jī)組在從高負(fù)荷(300 MW左右)向下減負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷減的特別慢(但實(shí)際設(shè)定的降負(fù)荷速率并不低)。從表1中可看出，調(diào)節(jié)閥指令從80.6降到65.8后，汽機(jī)負(fù)荷才下降了20 MW不到。負(fù)荷下降速度明顯低于調(diào)節(jié)閥關(guān)閉速度。

(2)甩負(fù)荷工況都發(fā)生在汽機(jī)調(diào)節(jié)閥指令在65左右，閥門輸入在26左右，閥門反饋在46左右，負(fù)荷280 MW上下的情況；甩負(fù)荷后，汽機(jī)調(diào)節(jié)閥指令、閥門輸入、閥門反饋基本沒(méi)有變化，只是負(fù)荷降到了200 MW。

表1 #1機(jī)組甩負(fù)荷前后部分參數(shù)

因此可以判斷調(diào)節(jié)閥反饋和負(fù)荷不對(duì)應(yīng)。

造成負(fù)荷突降的原因是減負(fù)荷關(guān)門指令傳遞不到個(gè)別油動(dòng)機(jī)。很可能在開始減負(fù)荷的時(shí)候，某個(gè)或某幾個(gè)調(diào)節(jié)閥根本沒(méi)有響應(yīng)及時(shí)，導(dǎo)致實(shí)際減負(fù)荷的速度異常緩慢，而在調(diào)節(jié)閥指令在65左右時(shí)，未正常動(dòng)作的調(diào)節(jié)閥突然關(guān)到該指令對(duì)應(yīng)的正常位置，致使發(fā)生負(fù)荷突降；有時(shí)負(fù)荷從300 MW減下來(lái)時(shí)又一切正常，并不發(fā)生甩負(fù)荷現(xiàn)象。

另外，還發(fā)現(xiàn)異常甩負(fù)荷的前提是機(jī)組曾帶過(guò)高負(fù)荷，且負(fù)荷中心的調(diào)節(jié)閥指令超過(guò)了80。

故判斷當(dāng)負(fù)荷指令超過(guò)80以后，個(gè)別調(diào)節(jié)閥有可能卡澀在高位。即調(diào)節(jié)閥在相對(duì)過(guò)開后，剛開始減負(fù)荷時(shí)沒(méi)有真正關(guān)小，而是在指令降到65左右的時(shí)候，突然關(guān)閉到相應(yīng)位置。

為了驗(yàn)證判斷，又做了2次負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)(先將負(fù)荷加到300 MW,然后將負(fù)荷減到200 MW)，第1次加負(fù)荷時(shí)讓LDC上的負(fù)荷指令超過(guò)81，在減負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)了調(diào)節(jié)閥位置顯示與負(fù)荷不對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象(即調(diào)節(jié)閥指令反饋顯著的小于當(dāng)時(shí)負(fù)荷應(yīng)該對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)閥開度)，并且在LDC上調(diào)節(jié)閥指令65.05，負(fù)荷278 MW時(shí)甩了負(fù)荷。另外一次試驗(yàn)也讓負(fù)荷到了300 MW，但手動(dòng)控制LCD上的調(diào)節(jié)閥指令不超過(guò)79，在減負(fù)荷過(guò)程中，參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系正常，也沒(méi)有發(fā)生突甩負(fù)荷的情況。

3 處理措施及效果

經(jīng)過(guò)上述判斷與試驗(yàn)，雖不能確定哪個(gè)調(diào)節(jié)閥有突關(guān)現(xiàn)象，但可以制定一個(gè)切實(shí)可行的防止突甩負(fù)荷的應(yīng)急對(duì)策。其中最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是將LDC的調(diào)節(jié)閥指令控制在79以下，以避免調(diào)節(jié)閥相對(duì)過(guò)開。熱工定值改指令最大值設(shè)為78(在LCD調(diào)節(jié)閥指令到78以后，高壓調(diào)節(jié)閥指令就不能增加，且通過(guò)試驗(yàn)證明此措施不影響機(jī)組帶滿負(fù)荷)。在設(shè)定調(diào)節(jié)閥指令的上限后，再也沒(méi)有發(fā)生類似的甩負(fù)荷故障了，減輕了運(yùn)行人員的壓力和工作量，保證了機(jī)組安全運(yùn)行。

當(dāng)然，這只是應(yīng)急措施，徹底消除隱患，還待停機(jī)后處理調(diào)節(jié)閥卡澀缺陷。后在停機(jī)檢修中發(fā)現(xiàn)，#2高壓調(diào)節(jié)閥門桿上部一螺栓已壞，導(dǎo)致其預(yù)留的間隙變大，使調(diào)節(jié)閥在相對(duì)過(guò)開后開始減負(fù)荷時(shí)不能關(guān)小，而在減到一定程度后，彈簧壓力與油壓力之差可以克服該阻力時(shí)，調(diào)節(jié)閥突然關(guān)到位。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥卡澀在機(jī)組運(yùn)行中的出現(xiàn)，給運(yùn)行人員的監(jiān)盤、操作帶來(lái)不便，也給機(jī)組安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。本文的分析和應(yīng)急措施，可作為同類型機(jī)組碰到類似情況時(shí)的參考。

[1]唐武，李琨，耿萬(wàn)東,等.東汽300 MW汽輪機(jī)負(fù)荷突降事故分析及處理[J].河北電力技術(shù)，2012(6):31-32.

[2]田豐.C50型汽輪機(jī)負(fù)荷突降故障原因分析及處理[J].能源工程，2004(3)：49-51.

[3]王俊啟，付晨鵬.東汽300 MW汽輪機(jī)負(fù)荷突降事故分析及處理[J].河南電力，1998(4)：13-15.

(本文責(zé)編：齊琳)

2016-12-07；

2017-01-20

TK 263

B

1674-1951(2017)03-0042-02

龔利(1978—)，男，湖北武漢人，助理工程師，從事集控運(yùn)行方面的工作(E-mail:35374381@qq.com)。

孫改玲(1977—)，女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，從事集控運(yùn)行及相關(guān)方面的工作。