125MW机组掉闸原因分析与处理措施

徐进

摘 要：对大唐保定热电厂9号机组掉闸故障进行排查分析，认为透平安全油系统部件出现问题使安全油压下降，隔膜阀打开是导致机组停机的主要原因。对透平安全油系统各部件进行排查并提出解决方案与建议。

关键词：电厂;液压;透平安全油系统;危急遮断器

1.概述

大唐保定热电厂9号机组为CC100-8.83/0.981/0.196型单轴双缸两排汽、高压、反动式、100MW双抽汽凝汽式机组。高中压部分采用了西屋公司先进的反动式设计技术，高中压转子为整锻式，低压转子为焊接式，高中压合缸、电液调节等方式。低压部分采用对称分流结构，通流部分采用先进的三元流设计技术，带有双排气口。并且带有可调整工业负荷和供暖负荷两个抽汽口。汽轮机调整系统形式为DEH-ⅢA型数字电液调节系统。危急保安器为飞锤式，危急遮断动作转速为3300rpm-3360rpm。

机组的调节保安系统以隔膜阀为界分为调节系统与透平安全油系统。透平安全油系统可通过操作危急遮断滑阀与试验滑阀来改变危急遮断油路从而实现机组挂闸、充油试验与手动停机的目的。透平安全油系统正常运行时可防止超速，保证机组安全稳定运行，是汽轮机保护系统的中枢。

2.透平安全油系统工作原理与发现的问题

危急保安器的重心与转子的几何中心偏置，并通过压缩弹簧固定在横向的小孔中。正常运行时危急遮断器受到的弹簧约束力大于其受到的离心力。当机组转速急剧升高时，危急保安器受到的离心力F增大，当离心力大于弹簧的约束力f时危急保安器飞出，触动扳机，使危急遮断滑阀右移打开透平安全油的泄油通道。隔膜阀上油压消失，隔膜阀打开并卸去EH安全油，导致主汽门和和调速汽门关闭，实现紧急停机。

2012年07月05日04时27分，该机组正常运行，负荷69MW，工业抽汽50t/h，自动主汽门突然关闭，机组跳闸。发变组保护屏报“逆功率保护动作”。检查发电机系统无异常后，于06：30机组挂闸，汽机冲转至2900rpm，主汽门再次关闭，汽机掉闸，“遮断2通道”灯亮，此时怀疑隔膜阀或危急保安器处可能存在问题。07：48安排专人就地监视隔膜阀上部油压，进行第二次冲转，当升速至2546rpm时，透平安全油压由0.70Mpa快速下降至0，同时主汽门关闭，机组掉闸。分析故障现象决定对透平安全油系统彻底检查。

3.透平安全油系统可能出现的问题与分析

图1 危急遮断滑阀与试验滑阀示意图

按照两次冲转掉闸现象的分析，分别对冲油试验门、危急保安器压缩弹簧、危急遮断滑阀、高压油泵出口溢油阀和透平安全油溢油阀等部件进行排查。

3.1充油试验门

设置充油试验门的目的是为了在机组正常运行的情况下进行充油试验，检查危急保安器活动是否灵活。正常试验时应先将试验手柄扳至“试验”位置，在这种情况下充油试验滑阀会右移，封住透平安全油主油路。此时打开充油试验阀，从主油泵来的高压油以很高的速度冲进危急保安器所在的腔室，使危急保安器克服压缩弹簧的作用而出击，触动扳机后危急遮断滑阀打开泄走透平安全油。由于二级节流孔的作用，流道横截面积变小，而流体体积流量不变，所以流速增大。

机组运行时试验手柄位于“正常”位置，透平安全油主油路处于打开状态，此时如果开启充油试验门或者充油试验门不严，危急保安器出击会将安全油主油压泄去，造成机组停机。

解体冲油试验门门后至冲油喷嘴的油管接头并检查冲油试验门。经观察，当冲油试验门关闭后油管接头处无油液流出，证明冲油试验门严密性良好，所以排除了因该门不严致使危急保安器出击导致停机的可能。

3.2危急保安器压缩弹簧

危急保安器依靠压缩弹簧固定在轴上横向的小孔内，正常运行时危急保安器受到离心力F

式中   ——危急保安器的质量;

——转子转动的角速度;

——危急保安器中心与转子几何中心的相对距离。

危急保安器受到弹簧的约束力f大于其受到的离心力F，危急保安器不会动作;当机组转速升高使离心力F大于弹簧的约束力f时，危急保安器会在离心力作用下出击使机组停机。

揭开前箱观察危急保安器处于正常位置，拆开后检查压缩弹簧完好无裂纹，弹性正常，且与备件弹簧的尺寸、弹性一致。

3.3危急遮断滑阀

机组挂闸时应先把复位遮断手柄扳至“复位”位置，此时危急遮断滑阀在连杆与扳机的作用下向左移动，关闭透平安全油的泄油通路并建立隔膜阀上安全油压。如果滑阀的阀碟接触面不严会造成透平安全油压降低。

机组检修后经过多次启停，危急遮断滑阀经过多次挂闸/遮断动作，滑阀与阀套配合间隙增大后将形成渗油，造成透平安全油压有一定程度下降;滑阀的阀口经过多次挤压，也可能发生轻微的变形，也会造成透平安全油压降低。上述因素共同作用使危急遮断滑阀继续保持在运行位置时所需的安全油压力增大。所以，在安全油系统泄漏量的增大的情况下，就需要相应提高透平安全油的压力，才能使危急遮断滑阀可靠地保持在运行位置。

图2 危急遮断滑阀示意图

3.4高压油泵出口溢油阀

机组启动时安全油压由高压油泵供给，高压油泵出口溢流阀的作用是调节从高压油泵出口而来的安全油压力，避免系统压力过高。调整范围为1.0-1.6Mpa，过量的压力释放回主油箱。

在机组挂闸状态下检查高压油泵出口溢油阀情况。调整溢油阀使高压油泵出口压力在1.1Mpa至1.6Mpa之间变化，透平安全油压保持在0.70Mpa不变。判断高压油泵出口溢油阀活动正常。

3.5透平安全油溢油阀

两只安全油溢油阀串联在安全油管道上，可以对入口压力变化做出响应。压力变化通过检测孔进入阀体并作用于阀膜下方。當压力增大到超过弹簧设定值时阀膜压力克服弹簧压力，使阀塞离开阀芯。经过阀门的流量管道打开，并释放过量的压力。当入口压力回落到正常值时阀门恢复到关闭位置。

图3 安全油溢油阀原理图

揭开前箱时发现溢油阀溢油量很大，判断溢油阀已经失效。拆下进行解体检查，发现前箱内的低压力溢油阀弹簧断成三截，阀芯、膜片完好，确定溢油阀失效为导致此次停机的主要原因。

4.处理措施与结果

更换了两只安全油溢油阀。为避免其动作压力与危急遮断动作压力过于接近，根据新溢油阀的泄油压力范围0.034-1.38Mpa，决定重新整定两只溢油阀的动作压力。

挂闸后隔膜阀上油压0.85Mpa，压紧低位溢油阀，整定高位溢油阀压力，当隔膜阀压力0.86Mpa时锁紧。再次整定低位溢油阀，当隔膜阀压力0.79Mpa时锁紧，此时低位溢油阀有明显溢油。两只溢油阀压力整定完毕后将高压油泵出口压力从1.6Mpa调整至1.2Mpa，再观察低位溢油阀仍有溢油现象，为保证机组安全运行，决定调高低位溢油阀油压至0.83Mpa，调整后溢油明显减少。重新挂闸后隔膜阀上压力0.84Mpa。

为保证机组安全运行，此次工作中确定了危急遮断滑阀动作值。第1次安全油压降低至0.64Mpa时机组遮断，第2次和第3次均为0.65Mpa时机组遮断。从而得出危急遮断安全油压动作值为0.65Mpa。

启动试验表明就地挂闸、远方打闸、就地遮断均正常，将转速提升至3209rpm后危急遮断装置无动作。证明机组易掉闸现象已消除。

5.建议

（1）日常维护中应坚持滤油。长期运行的润滑油中酸值升高会造成金属管道的腐蚀的机械部件的锈蚀;含水量升高会导致润滑油低温流动性变差，破坏油膜，影响润滑效果[1]。

（2）运行监控中应加强对透平安全油压力波动的监视。由于机组经过长时间运行，安全油系统各部件性能发生变化，危急遮断安全油压动作值也会改变。可将隔膜阀上的透平安全油压力模拟量信号引入DCS画面，便于監视和分析。

（3）维护人员应理解检修工艺中各数据的准确含义，综合考虑检修工艺与设备实际情况，加强专业技术培训，提高对透平安全油压力的重视程度。当机组透平安全油压力出现变化时，及时联系相关人员进行分析、处理，避免非停事件的发生。

参考文献：

[1]王亚梅，王兴国，梁洁.汽动给水泵润滑油系统进水原因分析及处理，河北电力技术，2013（4）.