1000MW 汽輪機(jī)組危急遮斷系統(tǒng)安全改造

王輝

（華電萊州發(fā)電有限公司，山東 萊州 261400）

一、概述

高壓遮斷模塊是現(xiàn)代機(jī)組調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它控制著汽輪機(jī)EH 油系統(tǒng)安全油的排油口，是整個(gè)遮斷系統(tǒng)的總樞紐。為保證其動(dòng)作的安全、可靠性，高壓遮斷模塊采用四只電磁遮斷閥兩兩并聯(lián)再串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，并可在線對(duì)電磁閥分別進(jìn)行活動(dòng)試驗(yàn)。

高壓遮斷電磁閥活動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中，存在壓力傳感器故障、電磁閥卡塞、人為失誤等因素造成停機(jī)的事故隱患。為了避免該事故的發(fā)生，在遮斷模塊上加裝隔離（切換）閥組，在做電磁閥活動(dòng)試驗(yàn)的時(shí)候，將HPT 安全油與試驗(yàn)油路暫時(shí)隔離，引入相同壓力的HP 高壓油為試驗(yàn)油源。增加試驗(yàn)供油模塊的目的不只是引入壓力油代替安全油做高壓遮斷電磁閥活動(dòng)試驗(yàn)，一旦高壓遮斷集成塊部分兩節(jié)流孔之間壓力異常，隔離電磁閥能瞬間帶電封住安全油，這比人員趕到現(xiàn)場(chǎng)關(guān)閉隔離門要高效的多，從而為檢修人員后續(xù)處理贏得寶貴的時(shí)間。

高壓遮斷模塊改造后與改造前相比，加裝四只隔離門使高壓遮斷模塊在線檢修成為可能，而三只壓力開關(guān)（三取二跳機(jī)）測(cè)點(diǎn)位于HPT 隔離門前可以保證隔離門關(guān)閉后HPT 油壓不會(huì)降低導(dǎo)致跳機(jī)，此外，高壓遮斷電磁閥試驗(yàn)過(guò)程中，即便出現(xiàn)設(shè)備硬件故障等異常情況，造成隔離電磁閥后油壓失去，卸掉的僅僅是引入的試驗(yàn)用壓力油，而機(jī)組的高壓安全油不會(huì)受任何影響，不會(huì)造成機(jī)組被遮斷，抗燃油系統(tǒng)的高壓蓄能器可保證在此情況下系統(tǒng)HP 油壓穩(wěn)定。

高壓遮斷模塊系統(tǒng)改進(jìn)后，一是避免了HPT 高壓安全油瞬間大量泄流安全油壓低導(dǎo)致跳機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，二是模塊內(nèi)部?jī)晒?jié)流孔之間壓力出現(xiàn)異?；蚩谷加屯饴┖竽軐?duì)模塊有時(shí)間在線檢修，消除了機(jī)組正常運(yùn)行期間設(shè)備存在的隱患，避免了抗燃油系統(tǒng)缺陷擴(kuò)大化導(dǎo)致機(jī)組非停，大大提高了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的可靠性常規(guī)的危急遮斷裝置，是串并聯(lián)油路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原理本身較為先進(jìn)，但是由于設(shè)計(jì)較早，未采用在線檢測(cè)維修技術(shù)。因此，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)電磁閥燒壞、節(jié)流孔堵塞等情況，只能等機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)才能更換或檢修。所以在不具備機(jī)組停機(jī)的條件下，設(shè)備只能“帶病”工作，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。而且在原系統(tǒng)做設(shè)備在線試驗(yàn)時(shí)，往往會(huì)由于配置的節(jié)流器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致ASP 壓力顯示不正常，引起ASP 壓力開關(guān)報(bào)警。而節(jié)流器的檢修也必須在機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，故在不具備機(jī)組停機(jī)的條件下，設(shè)備只能解列試驗(yàn)功能，機(jī)組在提心吊膽的氛圍中工作。

綜上，有必要對(duì)原危急遮斷裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，以保證機(jī)組安全高效的運(yùn)行。

二、危急遮斷在線隔離試驗(yàn)裝置的組成

在線隔離裝置主要由液壓集成塊、電壓換向閥、隔離球閥壓力變送器、壓力表、支架等元器件組成，能夠在線隔離、試驗(yàn)危急遮斷裝置。其外形圖如下：

詳細(xì)技術(shù)內(nèi)容

（一）總體思路

高壓遮斷模塊作為安全油的排油樞紐，安全油當(dāng)泄即泄，異常時(shí)止泄，這是本技改項(xiàng)目的核心思想。總體思路是重新設(shè)計(jì)制造一個(gè)新的高壓遮斷裝置集成塊：新遮斷裝置上集成試驗(yàn)供油模塊，即隔離閥組,改造后集成試驗(yàn)供油模塊的高壓遮斷模塊原有性能不應(yīng)受到任何不良影響，改造完成后通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)試。

（二）技術(shù)方案

針對(duì)高壓遮斷模塊不能在線隔離，加裝耐壓等級(jí)高的隔離截止門，且讓HPT 的隔離門安裝在三取二壓力開關(guān)后；針對(duì)高壓遮斷電磁閥活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)以及正常運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，HPT 安全油可能大量泄流安全油壓低導(dǎo)致跳機(jī)，自HP 壓力油母管上引一路油源接入試驗(yàn)供油模塊，并在該管路上安裝一個(gè)隔離截止閥，引入壓力油代替安全油作為試驗(yàn)用油，同時(shí)試驗(yàn)供油模塊增加的隔離閥共同作用將HPT 安全油暫時(shí)封住。

三、危急遮斷保護(hù)裝置的作用

為了防止汽輪機(jī)在運(yùn)行中因部分設(shè)備工作失常可能導(dǎo)致的汽輪機(jī)發(fā)生重大損傷事故，在國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)機(jī)組上裝有此危急遮斷系統(tǒng)。危急遮斷系統(tǒng)監(jiān)視汽機(jī)的某些運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)這些參數(shù)超過(guò)其運(yùn)行限制值時(shí)，該系統(tǒng)就送出遮斷信號(hào)關(guān)閉全部汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)汽閥門。

危急遮斷系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件由一個(gè)帶有四只自動(dòng)停機(jī)遮斷電磁閥（20/AST）、二個(gè)節(jié)流孔組成的液壓回路構(gòu)成危急遮斷控制塊（亦稱電磁閥組件）、和幾只壓力開關(guān)等所組成。

四只自動(dòng)停機(jī)遮斷電磁閥（20/AST）為串并聯(lián)布置，按功能可以把它們分為二個(gè)通道：（20-1/AST）與（20-3/AST）為第一通道，（20-2/AST）與（20-4/AST）為第二通道。它們和二個(gè)節(jié)流孔組成的液壓回路能在線試驗(yàn)（20-1/AST）、（20-3/AST）第一通道、（20-2/AST）、（20-4/AST）第二通道工作是否正常、節(jié)流孔回路的工作是否正常。

通常（20/AST）通道試驗(yàn)每星期進(jìn)行一次，一旦確認(rèn)（20-1/AST）、（20-3/AST）第一通道、或（20-2/AST）與（20-4/AST）第二通道工作不正常、或節(jié)流孔回路的工作不正常（ASP 壓力開關(guān)指示值異常），就不能再進(jìn)行試驗(yàn)，也不能在線檢修，一直要到停機(jī)才能處理。

在危急遮斷裝置前，安裝上本方案設(shè)計(jì)的隔離裝置就能在線試驗(yàn)、檢修、更換（20-1/AST）、（20-3/AST）、（20-2/AST）、（20-4/AST），以及電磁閥組件上的所有零部件。同時(shí)，在檢修過(guò)程中，如果機(jī)組出現(xiàn)異常情況，需要緊急停機(jī)，超速飛錘、手動(dòng)停機(jī)機(jī)構(gòu)、機(jī)械停機(jī)電磁鐵等多重保護(hù)裝置仍舊可以正常使用，不會(huì)危及機(jī)組安全。

四、隔離裝置的使用方法

正常工作狀態(tài)下，隔離裝置的兩個(gè)球閥打開，電液換向閥失電，補(bǔ)油球閥關(guān)閉。此時(shí)，安全油有兩路產(chǎn)生通道，一路經(jīng)HP 高壓隔離裝置，進(jìn)入危急遮斷裝置內(nèi)節(jié)流孔產(chǎn)生；另一路經(jīng)隔離裝置上的補(bǔ)油節(jié)流孔產(chǎn)生。

當(dāng)檢測(cè)到危急遮斷裝置工作不正常（ASP 油壓異常、外泄漏等）時(shí)，應(yīng)首先給隔離裝置的兩個(gè)電磁閥通電（在AST 隔離裝置上設(shè)有一壓力變送器，在AST 壓力降低至預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí)，觸發(fā)開關(guān)，隔離裝置的兩個(gè)電磁閥得電，關(guān)斷油路），隨后應(yīng)關(guān)閉電磁閥前面的隔離球閥，以可靠隔離高壓油與危急遮斷裝置。

同時(shí)觀察各處在球閥之前的壓力表應(yīng)為正常值，而隔離裝置后的壓力表應(yīng)下降至0。此時(shí)，表明危急遮斷裝置系統(tǒng)已被有效的隔離。

此時(shí)可以進(jìn)行在線更換電磁閥、二級(jí)閥、清洗節(jié)流孔等工作。

同時(shí)，待確認(rèn)危急遮斷裝置已經(jīng)被有效隔離后，還可以打開試驗(yàn)補(bǔ)油裝置上的球閥，待截止閥后的壓力上升至正常之后，就可以在線進(jìn)行危急遮斷裝置的任何試驗(yàn)，而不會(huì)引起機(jī)組跳機(jī)（AST 得到有效隔離）。

由于增加了AST 補(bǔ)油回路的同時(shí)，將前箱遮斷閥安全油與油動(dòng)機(jī)安全有聯(lián)通。這樣，當(dāng)在機(jī)組實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)異常情況，仍可通過(guò)油動(dòng)機(jī)快關(guān)電磁閥，手動(dòng)停機(jī)機(jī)構(gòu)，機(jī)械停機(jī)電磁鐵，以及飛錘實(shí)現(xiàn)多重冗余保護(hù)，不會(huì)引起機(jī)組飛車。

在檢修完成后，應(yīng)首先給四個(gè)AST 電磁閥通電（常帶電）。確定AST 正常后。隨后再給隔離裝置的電磁閥斷電，球閥打開，最后關(guān)閉補(bǔ)油裝置上的球閥，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，檢修完畢。

五、改造后系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

本改造方案在保證系統(tǒng)安全的前提下，改造費(fèi)用低廉，改造工作量小。

同時(shí)，系統(tǒng)安全可靠，有兩級(jí)隔離裝置，能有效隔離系統(tǒng)安全油和危急遮斷裝置。使危急遮斷裝置上所有零部件均能在線試驗(yàn)，在線檢修，在線更換。同時(shí)，由于增加了補(bǔ)油通道，最大程度避免在檢修完畢后，打開隔離裝置時(shí)可能出現(xiàn)的瞬間失壓，引起機(jī)組安全油壓力波動(dòng)。同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)機(jī)組異常狀態(tài)的其他保護(hù)措施有效。

本次改造采用完全獨(dú)立的在線隔離裝置，只需要配接5 個(gè)工作油口，固定支架即可。泄漏點(diǎn)少，占用場(chǎng)地少，使用維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)可靠。

以上改造能最大程度上杜絕誤動(dòng)作跳機(jī)，徹底解決系統(tǒng)“帶病”工作的現(xiàn)象，確保機(jī)組健康、安全運(yùn)行。

六、改造結(jié)論

1000MW 機(jī)組高壓遮斷模塊系統(tǒng)改進(jìn)后各部件工作性能良好，一是避免了HPT 高壓安全油瞬間大量泄流安全油壓低導(dǎo)致眼看著跳機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，二是模塊內(nèi)部?jī)晒?jié)流孔之間壓力出現(xiàn)異?；蚩谷加屯饴┖竽軐?duì)模塊有時(shí)間在線檢修，消除了機(jī)組正常運(yùn)行期間設(shè)備存在的隱患，調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的可靠性大大提高，避免了抗燃油系統(tǒng)缺陷擴(kuò)大化導(dǎo)致機(jī)組非停。其中試驗(yàn)供油模塊的電磁閥和插裝閥的性能是影響改造后的高壓遮斷模塊性能的重要因素，而抗燃油質(zhì)對(duì)液壓閥門的性能影響很大。加裝的隔離門也是潛在的滲漏點(diǎn)，保證隔離門正常啟閉以及不產(chǎn)生外漏同樣至關(guān)重要。

七、改造后系統(tǒng)原理