調門330MW機組高加解列故障的分析及解決

沈濤

摘 要：高加解列是一種復雜且常見的汽輪發(fā)電機組實際問題，對機組的安全高效運行具有重要的影響。該文針對大唐清苑熱電廠6調門330MW機組高加解列問題進行故障分析，找到了問題癥結所在。然后，不僅給出了故障出現(xiàn)時的應對策略，而且給出了防范措施與建議。這對提高6調門330MW機組運行的安全高效性具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：6調門 330MW 供熱機組 高加解列 分析及解決

中圖分類號：TK26 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0077-03

大規(guī)模新能源并網(wǎng)使得火電機組的安全高效運行問題變得越來越重要[1]，尤其是對于火電廠降低發(fā)電煤耗提高上網(wǎng)競爭價格顯得非常迫切。供熱機組在冬季供熱時的效率要顯著高于一般的純凝機組，因此，目前的供熱機組不僅僅包括200MW級別機組，還包括300MW級別和600MW級別的機組[2-3]。所以，許多新建熱電廠都是300MW級別以上的機組，進而300MW級別的安全高效運行成為很多研究者關心的問題。汽輪發(fā)電機組高加解列是一種常見的機組問題，由于其不僅涉及很多相關因素而相當復雜，并且對機組的安全高效運行產生影響，因此是研究者比較關系的一個研究重點之一[4-5]。出現(xiàn)此故障的機組從300MW級別到1000MW級別，涉及參數(shù)從亞臨界到超（超）臨界，甚至也有核電機組，包括了國內目前的大多數(shù)主力機型[6-9]。文獻[4]通過對華能大連電廠二期美國西屋公司350MW汽輪發(fā)電機組負荷210MW時手動逐一解列高加，定性分析工況要點，總結出了一些經驗，優(yōu)化了高加保護動作的處理措施。文獻[5]對600MW雙列高加核電機組熱力系統(tǒng)進行了建模，基于熱力學第一定律，根據(jù)質量單元方法建立起的汽水分布方程，對600MW機組調試試驗時一列高壓加熱器解列對機組經濟性的影響進行了計算和分析，可以看出機組在解列前與解列后的經濟性的變化，以方便在運行工況下使方程能夠指導現(xiàn)場的運行，為機組進行在線運行和節(jié)能分析提供了計算和分析工具。文獻[6]為了研究切除高加對機組熱力性能的影響規(guī)律并給出指導建議，首先開展了實際運行機組的高加投退實驗，然后利用鍋爐/汽輪機運行數(shù)據(jù)對運行工況下退出高加的方案進行了理論計算與分析，結果表明：退出高加后，給水溫度迅速降低，排煙溫度隨之降低，保護了除塵器安全；每退出一級高加，給水出口溫度降低約30～40℃，排煙溫度則降低10～15℃；然而從機組的經濟性角度看，雖然退出高加后鍋爐熱效率略有上升，然而機組總體熱效率大幅下降，供電煤耗上升2～8 g/kW·h，按年切除高加運行1 000 h估算，年燃料費用將上升34～100萬元。文獻[7]詳細介紹了國產600MW機組滿負荷高加解列時的影響點，對各個影響點加以分析，并對滿負荷高加解列時提出應對的策略。文獻[8]簡要介紹了福建大唐國際寧德發(fā)電公司國產660MW超超臨界機組高加系統(tǒng)的解列過程及解列后的運行調整，針對解列過程及解列后出現(xiàn)的一些問題進行了分析，并提出了解決方案。另外，對高加事故解列后的機組狀態(tài)、運行操作的重點及需要注意的問題提出了自己的想法。文獻[9]對潮州電廠1000 MW超超臨界壓力機組在協(xié)調方式下單側高加解列后的參數(shù)進行了分析，指出了在高負荷單列高加解列后的處理要點；并且指出了單列高加解列后的危險點，針對這些危險點有針對的進行了分析，在出現(xiàn)高負荷單列高加解列后，做出提前的干預，以防事故擴大化。文獻[10]將目前的節(jié)能分析方法定義為結合汽輪機變工況計算的大擾動法和線性化處理的小擾動法。以國產600MW凝汽式機組為例，選取小擾動中影響較大的1號加熱器解列，分別用變工況計算和小擾動矩陣法得到兩類方法的熱耗率相對誤差僅為0.1473%，發(fā)現(xiàn)了在擾動較小時完全可以使用小擾動法進行分析，摒棄了以往研究僅限于理論分析的缺點，用定量計算驗證了小擾動法的可用性，對電廠熱經濟性分析方法的研究具有重要意義。

近幾年，6調門330MW機組目前在國內300MW級別機組類型中占有一定的比例。本文針對大唐清苑熱電廠6調門330MW機組高加解列問題進行故障分析，找到了問題癥結所在。然后，不僅給出了故障出現(xiàn)時的應對策略，而且給出了防范措施與建議。這對提高6調門330MW機組運行的安全高效性具有一定的借鑒意義。

1 問題概述

1.1 現(xiàn)場實際案例概述

大唐清苑熱電有限公司#1、#2機組為上汽廠生產的330MW機組，其閥門管理及噴嘴數(shù)目布置如圖1所示。與一般的300MW級別機組不同的是機組為6個高調門。

2月1日00：06：30，停1號機組B給煤機，進行缺陷處理；00：09：06，E給煤機啟動；00：11：30，E給煤機開始發(fā)生堵煤現(xiàn)象；00：12：50，E經過震打，E給煤機恢復正常運行；在整個過程中，隨著B給煤機停止，主汽壓力受到明顯擾動，主汽流量下降，對應的三抽壓力隨之下降。由于三抽壓力下降（1.10 MPa），三號高加內部分飽和水以蒸汽的形式存在，使三號高加內出現(xiàn)汽水共騰的水位變化，3個模擬量水位均發(fā)生變化，峰值在400 mm左右；在此過程中，#2、#3高加正常疏水門投入自動，自動調節(jié)過程響應良好，很好的避免了這次因為斷煤發(fā)生的水位擾動；00：10：38操作人員注意到虛假水位問題，54號操作員站發(fā)出切除#3高加正常疏水門自動的指令，#3正常疏水門自動隨之切除，操作員通過54號操作員站手動調節(jié)#3高加正常疏水門，發(fā)出指令。操作員切除自動后先是將閥門開度指令由35%逐步關小至24%后，發(fā)現(xiàn)水位已偏高，逐漸將閥門指令開大至51%，#3高加危急疏水門卡澀，開大至51%的時間為00：12：29，即由于三號高加水位模擬量3個點，開關量3個點均動作，導致#3高加水位高，高加解列保護觸發(fā)，切除高加。高加保護動作正確。本次為模擬量高三值3取2后與開關量高一值觸發(fā)，保護動作正確，保護動作后水位開關高二值、高三值接連動作，更加印證本次模擬量動作正確。另外，在1月29日19：28，由于主蒸汽壓力下降，三抽壓力下降至1.15 Mpa，當時的進汽溫度為194℃（通過查表得1.15 Mpa+大氣壓0.1 Mpa=1.25 Mpa，查表得飽和水溫度為189.7℃）使三號高加內部門飽和水變?yōu)轱柡驼羝?，從而造成虛假水位，但是由于對三號高加水位高保護進行修改（由模擬量三取中后再與定值進行判斷，更改為模擬量先與定制進行判斷再把三取二判斷的結果與相應的開關量進行“與邏輯運算”，作為最終高加水位保護），有效地防治由于模擬量測量不準確導致的高加解列。但此工作仍需在#3高加正常疏水門的自動上進行深入研究，通過三抽壓力的前饋微分作用，用于消除高加虛假水位的影響。

1.2 高加解列問題對機組的影響概述

高加事故解列后對機組運行的影響：（1）汽機至高加的抽汽切除，這部分蒸汽繼續(xù)在汽輪機內作功，因此機組負荷有一個突升的過程，同時汽機內部蒸汽通流量增大，轉子所受竄動力增大，軸向位移增大，則推力瓦溫度升高，高負荷時汽機承擔超負荷運行的風險。（2）高排通流量增大，即再熱器蒸汽通流量增大，再熱器壓力也有一個上升的過程，高負荷時可能造成再熱器超壓，安全門可能動作。（3）高加走旁路后，給水溫度降低，對于鍋爐汽溫調節(jié)產生一大幅的擾動。同時過熱器減溫水溫度亦下降，對溫度調節(jié)也造成影響。（4）高加切除后高加至除氧器疏水切除，除氧器水位降低，可能造成因除氧器因水位低而超壓，同時凝結水流量增大，凝泵電流增大，凝汽器熱井水位降低，補水量應增大。綜上所述，高加解列后必須關注機組超負荷，再熱器超壓，主再熱汽溫以及除氧器凝、汽器水位等問題。

2 故障的及時處置方法

此類故障發(fā)生時的現(xiàn)場及時處置方法非常重要。當機組發(fā)生故障時，熱控人員對歷史趨勢進行分析、對保護邏輯與#3高加液位開關高一、高二、高三，3個平衡容器系統(tǒng)進行檢查；配合設備部汽機專業(yè)處理#3高加危急疏水門卡澀的問題；與運行人員一起恢復投運高加系統(tǒng)。

3 故障的分析

3.1 故障機理分析

本次高加解列前，高加系統(tǒng)曾出現(xiàn)過一次擾動，先分析一下本次擾動過程中，自動控制系統(tǒng)的動作情況與調節(jié)效果：（1）隨著煤量擾動的發(fā)生，水位上升，閥門開度隨之增大，整個過程動作迅速、準確，水位達到峰值時間點為：00：08：30）；（2）隨著煤量擾動的發(fā)生，水位上升，閥門開度隨之增大，整個過程動作迅速、準確，閥門達到峰值時間點為：00：08：32）閥門到達峰值時間比水位到達峰值時間延遲2s，在兩個趨勢波形相似的情況下，說明系統(tǒng)調節(jié)速度快，動作正確，穩(wěn)定性好；（3）隨著煤量擾動的發(fā)生，#3高加正常疏水門開大，使#3高加水位上升，閥門開度隨之增大，整個過程動作迅速、準確，水位達到峰值時間點為：00：08：40）；（4）隨著煤量擾動的發(fā)生，#3高加正常疏水門開大，使#3高加水位上升，閥門開度隨之增大，整個過程動作迅速、準確，水位達到峰值時間點為：00：08：42；閥門到達峰值時間比水位到達峰值時間延遲2s，在兩個趨勢波形相似的情況下，說明系統(tǒng)調節(jié)速度快，動作正確，穩(wěn)定性好。00：11：00，此時自動調節(jié)過程結束，投入自動的#2高加水位已經趨于平穩(wěn)。而#3高加由于00：10：38解除自動，靠運行人員手動調整，#3高加水位模擬量267，運行人員關小#3正常疏水門；00：11：30，E給煤機開始發(fā)生堵煤現(xiàn)象，主汽壓力受到擾動，主汽流量下降，對應的各段抽壓力隨之下降，模擬量水位隨之上升。投入自動的#2高加調節(jié)性能良好；解除自動的#3高加，繼續(xù)關小#3正常疏水門，至00：11：46分，水位上漲至285 mm，閥門開度22.77。隨著#3高加水位升高，運行人員開始增加閥門開度，00：11：46～00：12：29，閥門實際開度由22.7上升至39.8，液位由285 mm上升至動作值435 mm。期間#3高加危急疏水門卡澀，未能打開，此時高加保護正常動作，解列高加。

拋開本次事件，全面分析總結，有可能導致導致高加解列的原因如下：高加實際水位上升，高二值動作不成功或高二值動作聯(lián)開危機疏水門，而危機疏水門打不開；高加內疏水段水位低，容易受壓力影響發(fā)生汽化，使高加內產生出現(xiàn)汽水共騰的現(xiàn)象，水位測量不準確；自動調節(jié)參數(shù)不合適，相應速度慢，抗干擾能力差。

3.2 故障的預防措施

設備部汽機專業(yè)與控制中心機控班，在做好措施的情況下，對#3高加危急疏水門進行檢修，確保危急疏水門動作正確。汽機點檢長李彥海負責，2月13日前完成；發(fā)電部汽機運行高管牽頭，汽機點檢長、控制中心主管配合，考慮高加穩(wěn)定運行、下端差等因素，繼續(xù)摸索適合清苑公司的高加運行水位設定值，2月13日前完成；控制中心熱控主管牽頭，汽機運行高管、汽機點檢長配合，聯(lián)系大唐院東北所做好高加的擾動試驗，確保負荷正常升降及給煤機斷煤、磨煤機跳磨等擾動下，高加系統(tǒng)可穩(wěn)定運行，并補充完善防止三號高加虛假水位的自動調節(jié)邏輯3月30日前完成；汽機點檢長牽頭、控制中心配合，采購帶模擬量遠傳的磁翻板，結合機組停備時進行改造，增加一種可靠地測量方式，3月30日前完成；控制中心聯(lián)系廠家及大唐院東北所，尋找如何解決抽汽壓力低對平衡容器測量影響的問題，3月30日前完成。

4 結語

高加解列是一種復雜且常見的汽輪發(fā)電機組實際問題，對機組的安全高效運行具有重要的影響。本文針對大唐清苑熱電廠6調門330MW機組高加解列問題進行故障分析，找到了問題癥結所在。然后，不僅給出了故障出現(xiàn)時的應對策略，而且給出了防范措施與建議。這對提高6調門330MW機組運行的安全高效性具有一定的借鑒意義。

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