330 MW 供熱機(jī)組運(yùn)行中EGV 全關(guān)的分析及處理

于德志

（國(guó)家能源集團(tuán)山東石橫熱電有限公司，山東肥城 271621）

0 引言

隨著全社會(huì)節(jié)能減排意識(shí)的不斷增強(qiáng)和城市發(fā)展的要求，火電廠供熱改造已經(jīng)成為必要的選擇。通過(guò)合理的供熱改造，可以實(shí)現(xiàn)能源的合理利用，減少能量損失。但供熱改造后的機(jī)組在供熱運(yùn)行當(dāng)中，仍要承擔(dān)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)，電、熱負(fù)荷會(huì)隨之波動(dòng)，在調(diào)節(jié)供熱參數(shù)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一些因供熱設(shè)備故障引起的機(jī)組運(yùn)行異常情況，要及時(shí)分析原因，采取相應(yīng)措施，避免事故擴(kuò)大。

1 設(shè)備概況

1.1 系統(tǒng)介紹

某公司三期汽輪機(jī)系上海汽輪機(jī)廠制造的亞臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽、凝汽式300 MW 汽輪機(jī)。為滿足地區(qū)供熱需要，于2010 年實(shí)施供熱改造，改造為抽凝機(jī)組，機(jī)組型號(hào)更改為C330-16.7/0.9/538/538。在汽輪機(jī)中低壓缸連通管上開(kāi)孔，引出一根Φ820×16 供熱蒸汽管道，引出管道上設(shè)置供熱調(diào)節(jié)站，同時(shí)在聯(lián)通管上增設(shè)調(diào)整碟閥，為保證低壓缸的冷卻流量，即使蝶閥全關(guān)，仍有原連通管30%的蒸汽流量流過(guò)。供熱改造后可抽出額定壓力0.9 MPa、溫度353 ℃、抽汽量300 t/h的蒸汽作為熱網(wǎng)首站的汽源（圖1）。

圖1 供熱抽汽系統(tǒng)

機(jī)組冬季供熱時(shí)，供熱抽汽調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)連通管壓力調(diào)節(jié)閥（EGV）和供熱抽汽調(diào)節(jié)閥（LEV）完成。EGV 采用液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，連接至大機(jī)抗燃油（EH）系統(tǒng)，接受汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）來(lái)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)閥門控制，LEV 采用電動(dòng)執(zhí)行器控制，EGV 控制進(jìn)入低壓缸的蒸汽流量，從而控制中壓排汽壓力，LEV 控制供熱抽汽壓力。

1.2 EGV 控制原理

EGV 集高溫蒸汽流量調(diào)節(jié)和快速開(kāi)啟等功能于一體，按“液壓關(guān)、彈簧開(kāi)”設(shè)計(jì)，為上海汽輪機(jī)有限公司配套供應(yīng)。由蝶閥、連桿、油動(dòng)機(jī)、彈簧、伺服閥、卸荷閥、位移傳感器LVDT、隔離閥、快開(kāi)電磁閥等組成。液壓控制系統(tǒng)為EH 油控制，伺服閥采用MOOG 公司的雙噴嘴擋板式電液伺服閥，單側(cè)進(jìn)油控制，即油動(dòng)機(jī)驅(qū)使調(diào)閥向關(guān)閉位置移動(dòng)，彈簧力驅(qū)使調(diào)閥向開(kāi)啟位置移動(dòng)，如圖2 所示。

圖2 EGV 油動(dòng)機(jī)液壓控制原理

正常供熱過(guò)程中，當(dāng)發(fā)出關(guān)閥指令時(shí)，經(jīng)伺服閥轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)，高壓油經(jīng)伺服閥進(jìn)入油動(dòng)機(jī)下腔室，控制油動(dòng)機(jī)活塞克服彈簧力移動(dòng)，經(jīng)連桿帶動(dòng)蝶閥使之旋轉(zhuǎn)關(guān)閉（圖3）。當(dāng)發(fā)出開(kāi)閥指令信號(hào)時(shí)，經(jīng)伺服閥控制將油動(dòng)機(jī)下腔室的油緩慢卸壓，在彈簧力的作用下蝶閥開(kāi)啟（圖4）。若在供熱期間出現(xiàn)中壓排汽溫度達(dá)400 ℃或中壓排汽壓力1.4 MPa 異常情況時(shí)，邏輯強(qiáng)制EGV 閥門指令100%，伺服閥控制EGV 全開(kāi)。在開(kāi)關(guān)閥的過(guò)程中，線性位移傳感器（LVDT），將油動(dòng)機(jī)活塞的機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并作為反饋信號(hào)與閥位指令電信號(hào)相疊加，以達(dá)到準(zhǔn)確控制閥門位置的目的。當(dāng)伺服閥內(nèi)控制滑閥回到中間位置，切斷油動(dòng)機(jī)下腔室與進(jìn)油、回油通道，使蝶閥保持在穩(wěn)定的閥位開(kāi)度位置。

圖3 關(guān)閥

圖4 開(kāi)閥

EGV 控制回路中設(shè)有快開(kāi)電磁閥，機(jī)組掛閘后，該電磁閥帶電，控制卸荷閥動(dòng)作開(kāi)啟，快速卸去油缸活塞下部的抗燃油，在彈簧力的作用下迅速全開(kāi)EGV，同時(shí)這也是保證機(jī)組在純凝汽工況（抽汽控制回路退出）運(yùn)行時(shí)，EGV 始終保持全開(kāi)。當(dāng)抽汽控制回路投入，電磁閥失電，可通過(guò)伺服閥指令控制EGV 的開(kāi)度，遇有汽輪機(jī)跳閘或超速保護(hù)控制單元（OPC）動(dòng)作時(shí)，通過(guò)伺服閥強(qiáng)開(kāi)EGV。

2 故障分析及處理

2.1 故障現(xiàn)象

2015 年12 月7 日19：00，5#機(jī)組負(fù)荷280 MW、蒸汽流量960 t/h、供熱抽汽量175 t/h、供熱EGV 開(kāi)度63%、LEV 開(kāi)度37%。19：02 逐步調(diào)整EGV 指令至48%，EGV 開(kāi)度反饋在63%～40%范圍波動(dòng)，至19：04 EGV 突然自關(guān)至1%，手動(dòng)增加EGV開(kāi)指令無(wú)法打開(kāi)，機(jī)組負(fù)荷降至195 MW，中壓缸排汽壓力升至1.1 MPa，中壓缸排汽溫度達(dá)425 ℃，供熱抽汽量突增至299 t/h，供熱抽汽管道安全閥（2 個(gè)）起座，就地檢查閥門實(shí)際位置與指示值對(duì)應(yīng)。期間運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組情況立即進(jìn)行減負(fù)荷、降壓、降主再熱汽溫等處理，降負(fù)荷至90 MW，調(diào)整對(duì)外供熱抽汽流量，暫維持機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 原因分析

針對(duì)事故狀況，對(duì)有可能造成機(jī)組運(yùn)行EGV 關(guān)閉的因素進(jìn)行分析，并根據(jù)EGV 調(diào)節(jié)原理，認(rèn)為造成該閥關(guān)閉且無(wú)法開(kāi)啟的原因主要有以下3 個(gè)方面。

2.2.1 閥體內(nèi)部故障

EGV 正常調(diào)節(jié)時(shí)其閥板圍繞閥桿中心線作90°轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)閥門的開(kāi)或關(guān)，為防止閥板偏心，閥板在閥桿軸端依靠固定銷軸向定位。若運(yùn)行中調(diào)整EGV 開(kāi)度，特別是在關(guān)小，一般開(kāi)度＜50%時(shí)，閥板前后壓差逐漸增大，在閥板上的壓力變化較大，作用在閥板上的力加上油動(dòng)機(jī)下腔室的油壓有可能超過(guò)彈簧力，使調(diào)門過(guò)關(guān)，LVDT 檢測(cè)閥門過(guò)關(guān)，即調(diào)門反饋低于調(diào)門指令，伺服閥動(dòng)作。卸去油動(dòng)機(jī)下腔室部分油壓，在彈簧力的作用下，調(diào)閥又迅速打開(kāi)，造成調(diào)門在某一區(qū)域頻繁波動(dòng)，如此反復(fù)變化，造成閥門內(nèi)部部件變形或損壞，EGV 閥突然全關(guān)卡澀。

2.2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障

執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障的主要表現(xiàn)為：彈簧筒內(nèi)彈簧由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，內(nèi)部部件脫落、移位，或者彈簧力不足，無(wú)法克服抗燃油壓力，造成調(diào)節(jié)閥關(guān)閉且無(wú)法開(kāi)啟。

2.2.3 伺服閥內(nèi)部卡澀故障

由于EGV 油動(dòng)機(jī)所處環(huán)境溫度較高，一般機(jī)組負(fù)荷和供熱穩(wěn)定時(shí)EGV 開(kāi)度變動(dòng)不大，甚至長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)，致使油動(dòng)機(jī)內(nèi)部抗燃油流動(dòng)性較差，易形成死油，無(wú)法有效冷卻。油溫升高，加速抗燃油油質(zhì)劣化，油質(zhì)變差。如果油質(zhì)較差，伺服閥的噴嘴和擋板的間隙、滑閥的工作間隙容易堵塞，造成滑閥只能處在或左或右的位置，油動(dòng)機(jī)往往卡在全開(kāi)或全關(guān)的位置而失去控制。

2.3 故障處理

由于機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)，閥體內(nèi)部故障和執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障只能在機(jī)組停機(jī)時(shí)處理，而EGV 伺服閥液壓油路配有高壓抗燃油（HP）進(jìn)、出油手動(dòng)隔離閥，可確保在伺服閥發(fā)生故障后，方便對(duì)伺服閥進(jìn)行在線隔離、更換。對(duì)伺服閥進(jìn)行在線更換后，EGV 恢復(fù)正常調(diào)節(jié)，故障消除。

3 防范措施

（1）對(duì)EGV 所處區(qū)域進(jìn)行綜合治理，消除EGV 處保溫不良等原因造成的環(huán)境溫度超標(biāo)現(xiàn)象。

（2）利用機(jī)組大小修機(jī)會(huì)對(duì)EGV 進(jìn)行解體檢查，保證閥碟及傳動(dòng)裝置狀態(tài)良好，避免出現(xiàn)傳動(dòng)滯動(dòng)及卡澀現(xiàn)象，同時(shí)解體檢查EGV 彈簧彈性良好，確認(rèn)無(wú)彈性失效現(xiàn)象。

（3）機(jī)組供熱期間，正常運(yùn)行時(shí)如EGV 開(kāi)度連續(xù)8 h 未發(fā)生變化，應(yīng)調(diào)整其開(kāi)度，以避免EGV 油動(dòng)機(jī)形成高溫區(qū)域死油，提高抗燃油的流動(dòng)性。

（4）執(zhí)行抗燃油定期檢驗(yàn)制度，關(guān)注顆粒度和酸值變化，異常情況及時(shí)通知相關(guān)單位進(jìn)行處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著機(jī)組供熱工作重要性的逐步顯現(xiàn)，供熱設(shè)備出現(xiàn)異常情況，不但會(huì)影響機(jī)組效益，還會(huì)帶來(lái)負(fù)面的社會(huì)影響，給企業(yè)增加不必要的損失，因此機(jī)組供熱設(shè)備的日常維護(hù)尤為重要，只有設(shè)備維護(hù)到位、防范措施得當(dāng)，才能保證供熱設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。