液调机组高压调门故障分析及处理

2021-07-20李成宝罗通达

热力透平 2021年2期

卢刚，李成宝，武伟，罗通达

(华能大连电厂，大连 116000)

1 机组概况

华能大连电厂2号汽轮机为日本三菱350 MW单轴双缸双排汽一次中间再热反动凝汽式汽轮机。调速系统采用DEH液调，使用2.1 MPa压力的透平油作为控制系统的动力油。

供油部分主要靠汽轮机上的主油泵向调节系统供油，高压透平油作为各油动机的动力油，通过高压溢流阀节流和稳压后用作各个电液转换器的控制用油。电液转换器采用一拖二，1号电液转换器控制2台高压主汽门，2号电液转换器控制1号、3号高压调门，3号电液转换器控制2号、4号高压调门，4号电液转换器控制2台中压调门。各电液转换器无隔离门，运行中无法在线处理设备缺陷。

2 事故经过及处理情况

由于近年来电网对一次调频有要求，运行机组一次调频处于投入状态。华能大连电厂2号机组在深度调峰期间负荷60 MW左右时，电网突然下达一次调频指令，因此机组负荷降至45 MW以下，到达一次调频退出设定点，此时一次调频调节值为-11.1 MW，当退出一次调频后机组负荷恢复至50 MW以上，满足一次调频投入条件，再次触发一次调频，如此往复，共计触发29次投退，导致高压调门频繁动作，后期手动退出一次调频后高压调门无法开启，致使机组濒临跳机。

第29次一次调频介入时，运行人员迅速将调门控制切手动，机组负荷29 MW，GV1、GV2、GV3、GV4调门开度分别为14.6%、16.4%、3.4%、0%。将调门指令逐步增加，高压油压力为1.97 MPa且保持不变，左侧调门控制油压由245 kPa升至270 kPa，右侧调门控制油压由238 kPa升至258 kPa，GV1、GV2、GV4开度无变化，GV3调门开度由3.4%开到7%，主汽压力逐渐升至12.9 MPa。

由于高压调门拒动且开度很小，因此继续增加调门指令至70%，高压油压力1.86 MPa，左侧调门油压由270 kPa升至316 kPa，右侧调门油压由258 kPa升至309 kPa。1号、2号、3号调门开度分别为14.1%、16.3%、8%(开度无变化)，4号调门开度由0%开到12.9%，机组负荷12 MW，主汽压力最高升至15.7 MPa。然后逐渐降低主汽压力，其间不断降低控制油压力，当调门指令降至61%时，左侧调门油压降至296 kPa，右侧调门油压降至287 kPa。GV1、GV2、GV3调门开度无变化，GV4调门关闭。高压油压由1.86 MPa升至1.96 MPa,机组负荷保持8.7 MW不变。继续降低调门控制指令至56%，左侧调门油压降至281 kPa，右侧调门油压降至270 kPa。GV3调门突然开启，随后GV1、GV2也突然开启，开度分别为41%、48%、50%，4号调门仍为关闭状态，机组负荷由8.7 MW突然升至181.4 MW，主汽压力由13.5 MPa突然降至11.3 MPa。因此立即将汽轮机调门指令降低至35%，左侧调门油压降至231 kPa，右侧调门油压降至224 kPa。GV1、GV2、GV3、GV4开度分别为23%、23%、3%、0%，高压油压突然升至2.06 MPa,负荷降至60 MW。此后机组趋于稳定，避免了一次非停，整个过程主要数据和数据变化趋势详见表1和图1。

图1 事故过程趋势图

3 液调油动机动作原理[1]

液调油动机动作原理如下：

1)控制油作用在继动器活塞上，油压和弹簧力(继动器活塞上部)共同作用，活塞位移和控制油压成正比；

2)平衡油作用在随动错油门上部，其下部有弹簧力，平衡油压是由高压油通过节流孔板形成的，继动器活塞下部尾杆伸进错油门排油孔，平衡油腔室压力与排油口开度有关；

同时，由于虽然所抽取的样本都是MTI专业学生，但是不同的个体还是会有差别，英语水平和翻译能力也会有所不同。所以，在此，对这五十二份样本所代表的不同英语水平也进行了统计。由于MTI专业学生本科并不都是英语专业，所以在此以普通大学生四，六级和英语专业四，八级为分类标准。以期使研究数据更加有根据和可信性。

3)错油门动作，带动反馈套筒，开启或封闭油口，使油动机底部进油或排油，油动机动作带动负反馈杠杆，再带动反馈套筒动作，来封闭进、排油口，形成新的平衡；

4)阀杆动作原理为提升力≥阻力(弹簧力+汽门不平衡蒸汽力)。

油动机构造图如图2所示。

4 事故原因分析

调门异常摆动为一次调频在该负荷段频繁投退所致。

阀门提升力计算公式如下[2]：

F=p·s

(1)

式中：F为阀门提升力；p为高压油压力；s为油动机活塞面积。

在油动机活塞面积保持不变的前提下，阀门提升力与高压油压力成正比。从历史趋势图中可以看出，当4号调门开启后，高压油压力从1.96 MPa降至1.858 MPa，随后1号、2号、3号高压调门开度均降低，即阀杆提升力降低后，阀门在阻力的作用下微关，其实际开度更小。

主控接受的反馈为油动机反馈，高压调门通过杠杆开启，油动机与阀杆行程比例为4：1，油动机行程为235 mm，阀门行程为58 mm，事故过程高压调门实际开度详见表2。

从表2中可以看出，4台调门开度均很小，主汽压力作用在阀杆表面形成向下的压力，阻碍阀门开启。在一次调频退出后，阀门控制方式切手动，各调门开度在9 mm以下，且主汽压力过大，导致油动机活塞下方的高压油无法将阀门开启。

处理方案实施后，在机组即将跳闸之前,主汽压力降至13.56 MPa，控制油压力降低后又升高至285 kPa，高压油压力提升至1.96 MPa(之前控制油压力下降后4号调门关闭，高压油压力回升)，油动机错油门关闭后又开启，这一操作扰动了油动机底部的高压油，且伴随着主汽压力的下降，阀门阻力不断变小，阀门提升力大于阻力。根据当时的控制油压(285 kPa)，阀门迅速开启至50%左右。

5 处理建议

机组深度调峰期间若由于大幅一次调频等原因导致高压调门频繁大幅摆动，操作人员需及时将调门控制切手动。调门大幅摆动会使主汽门蒸汽室压力增大，导致相应锅炉压力跟随不上。液调机组的调门应避免在高压力下处于关闭状态。因高压油压力基本不变，主汽压力过大会导致控制油压无论如何升高，油动机提升力都无法变化，而蒸汽室压力下降会导致阀门突然开启，达到对应控制油压开度。在做阀门试验时将机组一侧主汽门关闭，其意义在于防止高压调门关闭后无法开启[3]。液调机组油动机开启力与控制油压力基本无关，若日后出现类似情况，应尽量避免控制油压不断增大。操作人员应将控制油压提升至可控区间，再缓慢降低主汽压力，防止参数变化后阀门突然开启或关闭，致使机组非正常停机。