汽轮机危急遮断系统电磁阀拒动原因分析

2012-10-19王江洪

综合智慧能源 2012年4期

王江洪

(广东珠海金湾发电有限公司，广东珠海 519060)

0 引言

危急遮断系统(ETS)是汽轮机主保护的重要组成部分，它是根据汽轮机安全运行的要求，接受就地一次仪表或汽轮机安全监测保护系统(TSI)二次仪表的停机信号，控制停机电磁阀，使汽轮机组紧急停机，保护汽轮机的安全。所以，电磁阀准确、有效动作，是整个危急遮断系统功能正常实现的关键。某厂#3机组曾发生过自动停机遮断(AST)电磁阀拒动的事故，当时是由于发电机热工保护误动作，发出信号至汽轮机主保护，AST电磁阀失电，但电液调节(EH)系统油压未失去。虽然避免了一次非计划停机，但电磁阀拒动的原因值得思考。

1 设备状态

某厂危急遮断控制块是由上海汽轮机有限公司生产的，它有2个超速保护控制(OPC)电磁阀、4个AST电磁阀和2个逆止阀组成，危急遮断地磁阀的结构如图1所示。2个 OPC电磁阀对超速保护信号起反应，由数字式电气液压控制系统(DEH)控制。万一发生甩负荷(超过30%)，或者当机组超速到额定值的103%时，DEH给电磁阀约3 s的脉冲信号，将OPC油快速泄放到回油管，调节汽阀与再热调节阀将迅速关闭。止回阀将在OPC泄压时保持危急遮断母管中的油压，使主汽阀及再热主汽阀保持开启状态。

图1 危急遮断地磁阀结构图

从DEH来的OPC信号使调节汽阀及再热调节阀关闭，在汽轮机内部的余汽膨胀后，汽轮机转速将降低。当汽轮机转速降低后，切断电磁阀电源，电磁阀将关闭。4个AST电磁阀分为2个通道，通道1包括20－1/AST与20－3/AST，通道2包括20－2/AST与20－4/AST，每个通道由危急遮断系统控制柜中各自的继电器保持供电。危急遮断系统的作用为:在传感器指明汽轮机的任一变量处于遮断水平时，打开所有的AST电磁阀，以遮断机组。系统设计目标是在任一电磁阀故障拒动时，不影响系统功能，这也是设计成2个相同独立通道的原因。每个通道有其本身的继电器、电源和监测所有汽轮机遮断变量的能力，遮断汽轮机需要2个通道同时动作。如果发生一起偶然性遮断事故，在每个通道中至少有1个AST电磁阀动作，才能遮断汽轮机。每个通道可分别在汽轮机运行时做试验而不产生遮断或在实际需要遮断时拒动。在试验时，通道的电源是隔离的，所以1次只能试验1个通道。

2 EH油油质

2009年，#3机组EH油颗粒度(NAS)检测不合格，其数据见表1;EH油水分检测不合格，其数据见表2。2010年，#3机组EH油颗粒度(NAS)检测合格，其数据见表3;EH油水分检测合格，其数据见表4。

表1 EH油颗粒度(NAS)检测不合格数据

表2 EH油水分检测不合格数据 ‰

表3 EH油颗粒度(NAS)检测合格数据

表4 EH油水分检测合格数据 ‰

表1显示该机组抗燃油在最近几个月颗粒度超标，虽然个别月份颗粒度指标有所好转，但整体上不合格，特别是在发生事故最近的月份，颗粒度更高。由表2可见，抗燃油水分个别月份也严重超标，虽然有些月份加强了滤油，数据合格，但抗燃油水分超标，加上颗粒度的增加(特别是大颗粒固体物的增加)，加快了油质恶化，造成油路堵塞。由表3与表4可知，事故发生后加强油质检查和冲洗，对设备运行采取了一定措施，使得油质有明显好转。

3 拒动原因分析

事故发生时，经过现场检查并结合设备结构的实际情况可以判断，AST电磁阀第1级动作没有实现，阀内油路滑块出现卡涩，未泄去阀内建立起的油压，导致第2级滑阀后没有失去不平衡压力，进而没有动作。通过对油质和设备运行情况的分析可知，滑块发生卡涩的原因有以下几点:

(1)EH油中杂质较多，含有的固体颗粒较大，在电磁阀内由于速度减慢而沉积在油通道内，造成油路滑块卡涩。从#3机组的油质化验数据可以看出(见表1)，#3机组的EH油颗粒较大，在长期运行过程中，容易在管路的一些死角处沉积而造成卡涩。例如，沉积在危急遮断装置的一些常开电磁阀内，造成电磁阀卡涩。

(2)EH油水分高(见表2)，长时间运行，油质恶化，润滑效果降低;同时，在油压、水分均较高的情况下，会导致油路金属内表面被腐蚀。在上述作用下，会出现电磁阀卡涩现象。

(3)抗燃油固体颗粒的增加，导致高压油对金属壁冲刷加强，造成金属表面机械划伤，使得金属之间的摩擦增大，造成滑块卡涩。在后来停机检修中发现，危急遮断模块的油路表面有划痕。随后对#4机组做电磁阀活动性试验，结果4个电磁阀均正常。通过#3，#4机组的油质化验数据对比，证明油质好坏会影响电磁阀工作的正常与否。

(4)电磁阀内的弹簧在长期工作状态下，可能会出现弹性系数下降使弹力不够的现象，造成电磁阀失电后滑块受力不够而静止不动。由于机组刚经过停机检修，AST电磁阀由于这方面原因拒动的概率不大，但从长期来看，也应该定期检查电磁阀本体构件。

4 解决办法及防范措施

事故发生后，经过详细分析，确认是电磁阀卡涩所致，拟定了处理方案并进行处理，保护恢复正常投入。根据ETS的特点，对电磁阀逐一进行了失电活动性试验。当通道1中的1个电磁阀失电后，试验油压表计无变化，说明此电磁阀卡涩。利用工具轻微振动电磁阀端部，当压力表略有变化时，该电磁阀滑阀已经打开，危急遮断母管高压油已经导通，电磁阀处于开启状态，然后对电磁阀通电，油压表计立即恢复到原来数值。接着使通道2中的1个电磁阀失电，如果试验油压表计指示为零，则此阀无卡涩，反之，利用相同方法处理。通过上述试验，解决了电磁阀卡涩问题。为了避免类似事故发生，给出了以下防范措施:

(1)加强对EH油系统重要参数的监视，特别是滤网压差和流量的变化。在滤网压差高时，确认后及时更换滤网;流量发生变化后，也要引起重视，要及时查找原因并进行处理。

(2)更换EH油滤网时，要确认新滤网是否干净;同时，检修和运行人员要确保工作中不将外来杂质带入EH油系统。

(3)加强对EH油的滤油工作，降低EH油水分至合格;同时，在油箱加油时要确保油质合格，做好混油试验。

(4)在正常运行时，要正确投入离子交换器，定期做好切换和更换工作，定期对油箱油质进行化验。

(5)机组停机后重新启动时，要及时对EH油系统管路做好循环清洗，特别是一些容易成为油循环死角的地方。通过清洗，可将管路中沉积的杂质冲洗干净，确保启动时管路中无沉积物。

(6)定期做危急遮断装置的电磁阀活动性试验。在做活动性试验时，一是检验电磁阀工作是否正常，二是清除沉积在阀内的颗粒，防止进一步加速沉积。