1000 WM核电汽轮机组危急保安系统常见故障分析研究

2018-06-25罗振琨王丹丹

装备制造技术 2018年4期

罗振琨，王丹丹

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150000）

汽轮机组超速保护控制方法一般由三部分组成：（1）机组转速超过额定转速的103%，OPC（Overspeed protection controller，超速保护）电磁阀带电，油动机卸荷阀动作，阀门迅速关闭控制转速；（2）转速超过额定转速的 110%，AST（Automatic shift trip，危急遮断）电磁阀失电，油动机卸荷阀动作关闭主汽阀、调节阀，机组跳机；（3）转速超过额定转速的112%时，机械超速危急遮断器触发，泄掉薄膜阀上腔油压，机组跳机，或者超速保护电磁阀组失电，油动机卸荷阀动作关闭主汽阀、调节阀，机组跳机[1]。

就第三部分控制方法而言，国内常规火电汽轮机组超速保护装置配置趋向于以电超速保护装置取代机械超速危急遮断装置。但大功率汽轮机机组特别是核电汽轮机还是会配置机械超速保护装置，以两种超速保护模式来实现汽轮机保护的多冗余、高可靠性控制。由于机械超速危急遮断器及其附属部套（即危急保安系统，见图1）的零部件较多且对安装调试要求较高，所以在机组前期安装调试过程中可能会出现各种故障。

本文针对国内1 000 MW核电汽轮机组前箱危急保安系统中常见的远方挂闸问题、危急遮断器问题作出分析研究，并提出其具体的解决方法，为汽轮机的安装、调试提供指导帮助。

图1 危急保安系统原理图

1 远方挂闸问题

某电厂3号核电汽轮机组进行挂闸试验（危急保安油压建立后，通过扳动就地挂闸手柄或远方试验电磁阀带电3 s的方式，使扳机靠近危急遮断器，顶起撞击子并使撞击子复位的过程）时发现：扳动就地挂闸手柄，压力表显示（见图1）为0.7 MPa，危急遮断油压值正常，可以实现挂闸。通过远方试验电磁阀带电方式挂闸，压力表显示为零，挂闸失败。

图2 远方挂闸装置安装图

针对以上问题，首先进行电磁阀通、断电试验，结果压缩空气通、断正常，排除了电磁阀故障的原因。初步分析为挂闸气缸本身活塞尺寸及安装问题（见图2）或气源压力问题。测量气缸的安装位置并拆下挂闸气缸检查，发现气缸均符合图纸的设计尺寸要求，且油缸不存在卡涩及活塞出力不够的现象；实测压缩空气气源压力为0.95 MPa，稍大于0.93 MPa的设计压力值，符合设计要求；最后，在进行电磁阀通、断电试验时，通过检查挂闸手柄及连接杆，发现当进行手动挂闸时，挂闸手柄的转动行程相对远方挂闸时稍长一些，导致气缸活塞运行全行程并未将挂闸手柄顶起到位。

将气缸活塞运行全行程后扳动挂闸手柄，挂闸连杆头与气缸活塞杆头间间隙为3 mm.

分析问题原因为，连接杆在安装过程中，未按设计规范要求进行长度调整。远方挂闸过程中，虽气缸全行程运行，但行程通过连接杆传导到挂闸滑阀时并未实现杯阀完全右移封住回油口（见图1），建立起危急遮断油压，导致挂闸失败。最终，将连接杆两端锁紧螺母旋松，适当调整连接杆长度（加长4 mm）。电磁阀带电，挂闸成功。

2 危急遮断器问题

某电厂1号核电汽轮机组在冲转成功并定速1 500 r/min，带25% ～30%负荷3 h，在做机械超速试验过程中，汽轮机在1 626 r/min（撞击子动作设计值为1 642.5 r/min~1 657.5 r/min）时危急遮断器动作，机组跳机[2]。

1000 MW核电汽轮机超速保护与常规火电汽轮机组有所不同。OPC动作值为107.5%（1 612.5 r/min），机械超速动作值为110%（1 650 r/min），电超速动作值为111%（1 665 r/min）[3]。根据上述现象，可以判断撞击子是由于未到达动作值就弹出。究其原因是汽轮机在前期安装、调试过程中，工作人员未按照调试规范要求对撞击子调整螺母进行调整，导致撞击子弹簧（见图3上）预紧力未达到工况要求，弹簧预紧力偏小。