東汽660MW超臨界機(jī)組汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)常見故障分析

魏俊姚

摘 要：介紹東汽660MW汽輪機(jī)組在投產(chǎn)調(diào)試及后續(xù)運行中出現(xiàn)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各種故障，從而提出了針對性的解決措施，為類似汽輪機(jī)保安系統(tǒng)故障分析提供了可供參考的經(jīng)驗，并且著重介紹了汽輪機(jī)保安系統(tǒng)中電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)中節(jié)流孔及EH油質(zhì)的重要作用。

關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)油系統(tǒng) 節(jié)流孔 EH油

中圖分類號：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-9082（2020）05-0-02

汽輪發(fā)電機(jī)組的任務(wù)是根據(jù)用戶的用電要求，提供質(zhì)量合格的電能，而電能一般不能大量儲存，因此，汽輪機(jī)必須進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)外負(fù)荷變化的要求。隨著機(jī)組功率的增加，現(xiàn)代汽輪機(jī)都是采用DEH數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn)機(jī)組的調(diào)節(jié)與保護(hù)。DEH系統(tǒng)通過控制汽輪機(jī)主汽門和調(diào)節(jié)汽門的開度，來控制進(jìn)汽量，實現(xiàn)對汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的控制，同時在機(jī)組出現(xiàn)異常時，能自動改變運行工況，直至停機(jī)，保證機(jī)組安全，因此汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安全運行至關(guān)重要，本文主要研究了汽輪機(jī)調(diào)試過程及運行中調(diào)節(jié)系統(tǒng)的出現(xiàn)的故障。

一、設(shè)備簡介

托克托發(fā)電公司五期汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)制造，型號為NZK660-28/600/620-1型，型式為超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸兩排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)，設(shè)有2個高壓主汽門（MSV）、2個高壓調(diào)門（CV）、2個中壓聯(lián)合汽門（RSV-CRV）。MSV和RSV兩側(cè)閥門均配有活動試驗電磁閥。每個汽門均配有快關(guān)電磁閥，用于快關(guān)汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門，切斷機(jī)組進(jìn)汽。有兩套跳閘回路：一路可以遠(yuǎn)方使機(jī)械停機(jī)電磁閥帶電或直接拉下跳閘手柄，使機(jī)組跳閘;另一路為高壓遮斷模塊，通過4個電磁閥兩兩取或、而后取與構(gòu)成的邏輯關(guān)系，在電磁閥失電時使機(jī)組跳閘，正常運行時可以在線進(jìn)行單個電磁閥活動試驗。大小機(jī)共用一套EH油系統(tǒng)。機(jī)組于2016年9月份進(jìn)行新投產(chǎn)調(diào)試，調(diào)試及運行期間出現(xiàn)多起故障，現(xiàn)進(jìn)行分類說明。

二、調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要故障及處理

1.節(jié)流孔未安裝或孔進(jìn)不合適導(dǎo)致的故障

節(jié)流孔對于汽輪機(jī)的安全油起著非常重要的作用，一些節(jié)流孔承擔(dān)著補(bǔ)充安全油管道內(nèi)的油量以保證節(jié)流孔前的油壓穩(wěn)定并且維持管道內(nèi)安全油流動性的功能，這種節(jié)流孔的作用主要是針對安全油而言的，可以建立并維持安全油壓，同時使安全油進(jìn)行小幅度的流動，避免抗燃油出現(xiàn)“死油”的情況。這類節(jié)流孔對于汽輪機(jī)常用的OPC和AST安全油都同樣適用。節(jié)流孔漏裝或者孔徑不合適都會導(dǎo)致EH油壓建立不起來，或者EH油壓偏低的現(xiàn)象，這種故障的出現(xiàn)會導(dǎo)致汽輪機(jī)掛不上閘，或者油壓偏低導(dǎo)致機(jī)組跳閘，影響機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運行。

1.1 EH油壓力偏低或油壓無法建立

EH油壓的穩(wěn)定直接關(guān)系到汽輪機(jī)工作的質(zhì)量和操作控制的成效，保證機(jī)組安全、穩(wěn)定連續(xù)運行。托電9號機(jī)660MW超超臨界直流機(jī)組在EH油系統(tǒng)調(diào)試階段小機(jī)不掛閘，EH油壓偏低，油壓無法維持，經(jīng)就地檢查發(fā)現(xiàn)小機(jī)EH油管道振動較大，回油管道溫度較高。后安裝檢查發(fā)現(xiàn)小機(jī)1號主汽門上電磁閥前節(jié)流閥缺失，未掛閘時將EH油通過小機(jī)1號主汽門泄回油箱，泄油量較大，油壓無法維持。后檢查發(fā)現(xiàn)由于廠家未給供貨，導(dǎo)致安裝時將此節(jié)流孔遺漏。后將小機(jī)1號主汽門上電磁閥前節(jié)流孔安裝后，EH油壓上升到正常。

因而當(dāng)該類故障發(fā)生時，相關(guān)運行、檢修人員可以下根據(jù)節(jié)流孔的用途，逐個檢查EH油系統(tǒng)是否漏裝了節(jié)流孔，并檢查各個節(jié)流孔的孔徑是否正常。如果是漏裝節(jié)流孔導(dǎo)致調(diào)速油壓故障直接補(bǔ)裝節(jié)流孔，如果是孔徑變大導(dǎo)致，更換合適孔徑的節(jié)流孔便可以使調(diào)速油壓順利建立起來。

1.2機(jī)組無法掛閘

如果在汽輪機(jī)機(jī)組調(diào)試或正常起機(jī)過程中發(fā)生汽機(jī)無法掛閘的情況，首先檢查EH油壓是否偏低，檢查安全油壓力開關(guān)三取二信號是否返回，安全油壓是否正常，若不正常，需檢查高壓遮斷模塊中兩節(jié)流孔和低壓遮斷隔離閥組的旁路節(jié)流孔是否漏裝或孔徑較大。如在托電9機(jī)組調(diào)試過程中，EH油壓正常，但大機(jī)無法掛閘，安裝在檢查高壓遮斷模塊中兩節(jié)流孔時發(fā)現(xiàn)節(jié)流孔孔徑與設(shè)計不符，孔徑較大，將兩節(jié)流孔更換后機(jī)組掛閘正常，安全油壓正常。

1.3試驗過程中機(jī)組跳閘

東汽機(jī)組EH油系統(tǒng)日常中需做遮斷電磁閥5YV、6YV、7YV、8YV活動試驗，在第一次執(zhí)行試驗工作時，機(jī)組跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)在高壓遮斷模塊內(nèi)部的節(jié)流孔孔徑較大，試驗過程中將導(dǎo)致安全油泄壓，機(jī)組跳閘。

1.4主汽門掛閘后開門緩慢

9機(jī)組調(diào)試過程中EH油壓偏低，安裝人員將主汽門上的節(jié)流孔換小，而后又發(fā)現(xiàn)主汽門開門速度緩慢的問題，后通過調(diào)節(jié)其他地方的節(jié)流孔以及適當(dāng)調(diào)整主汽門的節(jié)流孔大小，在保證EH油壓前提下盡量維持主汽門開門速度，以保證機(jī)組跳閘后可以及時沖轉(zhuǎn)，保證機(jī)組安全。

2.油質(zhì)不合格導(dǎo)致的故障

油質(zhì)是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的因素，質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的調(diào)速油無法對汽輪機(jī)進(jìn)行有效的控制，從運行經(jīng)驗看，汽輪機(jī)運行中調(diào)節(jié)系統(tǒng)大部分故障都是由于油質(zhì)不良導(dǎo)致的。油質(zhì)不良包括油質(zhì)不清潔及運行中油質(zhì)惡化兩方面。正常運行中，抗燃油由于高溫氧化、水解等化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生酸性較強(qiáng)的脂類物質(zhì)，腐蝕系統(tǒng)零部件，由于液壓調(diào)節(jié)元件的間隙都很小，腐蝕物形成的顆粒物污染會磨損、堵塞調(diào)節(jié)油系統(tǒng)中的關(guān)鍵部位，如電磁閥、伺服閥、節(jié)流孔等，導(dǎo)致主汽門、調(diào)門卡澀，高調(diào)門擺動，小機(jī)給水流量大幅度擺動等，這類現(xiàn)象也比較常見。對于新安裝機(jī)組由于前期濾油時間不夠，雖然抗燃油指標(biāo)檢測合格，但基建過程中往往沖洗不是很徹底，運行中當(dāng)流量發(fā)生波動時對管道發(fā)生沖擊，造成附著在管道內(nèi)壁的顆粒脫落，使得伺服閥卡澀，但后期往往出現(xiàn)各種故障。

2.1高調(diào)門擺動

托電9號機(jī)組調(diào)試完畢正常投運后2號高調(diào)門出現(xiàn)擺動現(xiàn)象，懷疑EH油質(zhì)不合格，但化驗結(jié)果合格，檢修人員更換2號高調(diào)門前供油濾網(wǎng)后不見好轉(zhuǎn)，后就地加裝精密濾油機(jī)濾油，并清理2號高調(diào)門伺服閥后，調(diào)門動作正常，這就是由于調(diào)試階段濾油時間不夠造成的，建議新建機(jī)組調(diào)試階段不能只檢查油質(zhì)指標(biāo)，濾油時間也很重要。

2.2 9號機(jī)小機(jī)調(diào)門擺動，給水流量擺動

9號機(jī)調(diào)試完畢后正常運行中，發(fā)現(xiàn)9號機(jī)汽溫擺動較大，水煤比頻繁擺動，檢查發(fā)現(xiàn)9號機(jī)給水流量頻繁擺動，小機(jī)調(diào)門擺動，做曲線檢查發(fā)現(xiàn)小機(jī)安全油壓下降，由于大、小機(jī)共用一套EH油裝置，懷疑油質(zhì)不合格，導(dǎo)致伺服閥工作不正常。后清理伺服閥后正常。

2.3 主汽門做全行程試驗時打不開

托電9、10號機(jī)組在進(jìn)行高壓主汽門全行程試驗過程中經(jīng)常發(fā)生主汽門關(guān)閉后無法打開的問題，每次通過就地敲打電磁閥后開啟，更換試驗電磁閥后動作正常。后檢查電磁閥并無質(zhì)量問題，原因仍是油質(zhì)問題。目前，對于油中的水分和雜質(zhì)，通常采用定期取樣化驗實施監(jiān)督、不間斷濾油等方法改善。針對管道問題，利用大、小修對油系統(tǒng)管路進(jìn)行大流量沖洗，在沖洗的同時安排人員對管道進(jìn)行敲擊，提高沖洗效果，另外利用大小修對伺服閥及濾網(wǎng)進(jìn)行清洗。

3.伺服閥故障

伺服閥是調(diào)節(jié)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部位，也是最容易出現(xiàn)故障的部位，其任務(wù)是把電氣量轉(zhuǎn)換為液壓量從而通過油動機(jī)控制調(diào)門開度，控制機(jī)組轉(zhuǎn)速及負(fù)荷。要求具有較高的精度，線性度、靈敏度和動態(tài)特性。伺服閥故障主要是由于油質(zhì)不合格造成的，另外伺服閥自身問題也常引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障，如伺服閥的內(nèi)漏大，分辨率大和零區(qū)不穩(wěn)定，均可能引起電調(diào)系統(tǒng)的擺動。除此之外，安裝過程中伺服閥裝反或者回油口未接通也會導(dǎo)致故障。托電7號機(jī)正常運行中調(diào)門卡澀，更換伺服閥后調(diào)門直接全開，原因就是伺服閥裝反。

4.其他小卡件故障

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)除重要的伺服閥、電磁閥、卸荷閥等重要組成設(shè)備外，還有一些細(xì)小的零件也會造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障，如托電9號機(jī)調(diào)試過程中在進(jìn)行甩50%負(fù)荷試驗結(jié)束后機(jī)組打閘動作正常，但DEH畫面仍顯示掛閘，后檢查發(fā)現(xiàn)為低壓遮斷模塊的打閘電磁鐵未動作，原因為試驗過程中3YV電磁閥上的二極管被擊穿，導(dǎo)致3YV失電，未動作。

5.熱工信號導(dǎo)致的故障

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作不正常時，除了機(jī)務(wù)方面的檢查，如伺服閥卡澀，卸荷閥故障外，熱工信號也是重要檢查部位之一，如就地LVDT信號故障，反饋桿斷裂等。另外熱工干擾也是重要影響因素之一。如托電9號機(jī)小機(jī)首次沖轉(zhuǎn)過程中，在做1號低壓主汽門活動試驗時，小機(jī)轉(zhuǎn)速偏差大導(dǎo)致小機(jī)跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)原因為熱工轉(zhuǎn)速干擾造成，熱工更換轉(zhuǎn)速探頭電纜后試驗仍因轉(zhuǎn)速偏差大，轉(zhuǎn)速干擾跳閘，后熱工通過在試驗電磁閥處加裝二極管，干擾消失，小機(jī)試驗正常。我們在日常工作中排除機(jī)務(wù)問題后及時聯(lián)系熱工進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)干擾可通過更換信號電纜，關(guān)鍵位置加裝二極管、電容、電阻等方法消除故障。

結(jié)語

機(jī)組在調(diào)試階段容易發(fā)生各類異常，特別對調(diào)節(jié)油系統(tǒng)，由于其精密性更容易發(fā)生故障，這些故障會嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，我們希望能在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)問題，但有些問題也能避免，如油質(zhì)問題，我們在調(diào)試階段不能單單靠指標(biāo)就判斷油質(zhì)合格，必須的沖洗時間不能縮短，另外在安裝過程中一定要加強(qiáng)對節(jié)流孔的重視。發(fā)生故障后，運行人員應(yīng)及時對發(fā)生故障的現(xiàn)象和位置進(jìn)行分析，并結(jié)合自身的工作經(jīng)驗，在短時間內(nèi)消除故障，防止調(diào)節(jié)發(fā)散，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運行。日常工作中加強(qiáng)EH油濾油工作，監(jiān)視好EH油壓及安全油壓也是保證機(jī)組安全運行的重要措施。

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