双水内冷汽轮发电机组挂闸系统改进探讨

杨鹏

（山西京能吕临发电有限公司，山西 吕梁 033200）

1 改进前的系统

1.1 设备概述

某厂2×350MW超临界发电机组新建工程，汽轮机为上海汽轮机厂制造，型号为NZK350-24.2/566/566，型式为超临界、单轴、一次中间再热、二缸二排汽、直接空冷凝汽式汽轮机；发电机配套上海电气集团上海电机厂有限公司制造的双水内冷发电机组；控制系统采用南京科远集团股份有限公司的NT6000数字电液调节系统。主机润滑油系统主要由延伸轴上的主油泵、交流润滑油泵、直流润滑油泵、高压启动油泵等组成。EH油系统配备两台变容量高压柱塞泵，一运一备。

在机组启动时，首先，要启动高压启动油泵，供给低压安全油；同时还要启动汽轮机EH油系统，供给EH高压油。然后复位汽轮机，关闭遮断滑阀使机械超速和手动遮断总管没有泄漏点，在隔膜阀上腔建立油压（低压安全油），使隔膜阀关闭。汽轮机挂闸，关闭4个AST电磁阀。在隔膜阀和4个AST电磁阀共同作用下，截断无压回油通道，建立AST油压开启汽轮机中压主汽门，汽轮机挂闸成功。

汽轮机跳闸通过两种途径来实现，一种是汽轮机配置的各项热工保护，达到预设的保护动作条件时开启AST电磁阀，泄去AST油压，关闭汽轮机主汽门停机；另一种是在就地向遮断方向拉动停机手柄或者机械超速保护动作，使遮断滑阀导通排掉低压安全油，打开隔膜阀，泄去AST油压，关闭汽轮机主汽门停机。

1.2 高压启动油泵的作用

在氢冷汽轮发电机组中，高压启动油泵主要有两个作用：一是为机组启动挂闸过程中提供低压保安油，关闭隔膜阀用于建立启动油压；二是为密封油系统提供第二路备用油源，在密封油泵故障时向发电机密封瓦供油，防止发电机内氢气泄漏。但在该厂双水内冷汽轮发电机组中，没有氢气系统，故无此作用。三是正常运行中低压安全油压力不足时，启动高压启动油泵保证低压安全油压力正常。运行中低压安全油压力低说明主油泵工作异常或润滑油系统出现问题，不能正常向隔膜阀上腔供油；或者汽轮机出现问题转速降低造成，不论哪种情况，都应该停运汽轮机，启动高压启动油泵运行意义不大。

1.3 隔膜阀的作用

该厂在机组启动时，向隔膜阀上腔注油，隔膜阀和AST电磁阀一起关闭，保证建立AST油压机组挂闸正常。机组运行时，隔膜阀关闭维持AST油压保证机组正常运行。事故情况下，可以在就地将停机手柄打到遮断位置，开启遮断滑阀，泻去低压安全油，使隔膜阀打开，泄去AST油压停机。特殊情况下，机组转速飞升，电超速保护失灵时机械超速保护动作，飞锤飞出使遮断滑阀开启，如上所述泄去AST油压使汽轮机跳闸，作为防止发生汽轮机超速事故的最后一道保障。在进行超速、甩负荷的危险性高的试验时，可以安排人员在就地做好打闸准备降低风险。

2 当前系统存在的问题

图1 某厂改进前挂闸系统

在该厂调试过程中，高压启动油泵有很多的调试工作，包括电气开关的传动、保护传动、电机的试转、高压启动油泵的试转等。在整套启动时，曾发生高压油泵故障不能启动，泵启动后出口压力低的情况影响了机组的调试进度。每次启动汽轮机，均需要提前启动高压启动油泵，对泵体进行注油排空。启动过程中，高压启动油泵和隔膜阀故障均会使机组的启动时间拖长或直接使启动中断，而发现它们故障时，往往是在锅炉启动一段时间蒸汽达到冲转参数以后，延长启动时间或中断启动均会带来较大的经济损失。汽轮机冲转过程中，低压安全油由高压启动油泵供油切换为主油泵供油时，易出现高压启动油泵逆止门卡涩、不严的情况导致高压启动油泵憋泵，同时也会对高压启动油泵的溢油阀造成损伤，而这种工况不容易被发现，一旦造成设备损害，将影响下次机组的正常启动。在机组运行中，隔膜阀的工作情况、高压启动油泵的备用情况都需要运行人员进行巡回检查和监视。在启动和正常运行中都给运行人员带来了一定的工作量。而这些设备的存在，增加了发生故障的可能性，使系统的可靠性降低。在机组大小修时，在日常的设备维护中，也增加了维护工作量。

3 改进方案

3.1 改进后的系统

改进方案由EH高压油系统引一路油源供给低压安全油，保留了隔膜阀和机械超速系统以及注油试验装置，增加了一个压力调节阀。遮断滑阀排油至EH油无压回油管道，最终回到EH油箱，取消了高压启动油泵和主油泵供低压安全油系统。

图2 方案一改造后挂闸系统

3.2 改进后系统运行方式的变化

改进后机组挂闸和跳闸方式不变。启动时先运行EH油系统，汽轮机复位关闭遮断滑阀。EH高压油经过调阀调节到合适油压后，供油至隔膜阀上腔，使隔膜阀关闭。挂闸操作不变，仍然是关闭4个AST电磁阀，在隔膜阀和4个AST电磁阀的共同作用下，截断无压回油通道，建立AST油压，开启汽轮机中压主汽门汽轮机挂闸成功。汽轮机跳闸还是通过两种途径：一是 AST电磁阀动作跳机，二是遮断滑阀导通排掉低压安全油打开隔膜阀，泄去AST油压跳机。隔膜阀用油量只有在启动、试验、手动打闸、机械超速时才会有变化，而且腔室用油量较小，EH油泵为变容量高压柱塞泵，在不影响正常运行的前提下，完全可以满足隔膜阀用油要求。

改进后汽轮机运行过程中润滑油压低开启隔膜阀跳机的保护失去，但润滑油系统的保护配置较全，可以满足机组稳定运行和安全停机的需要。参考东方汽轮机有限公司的汽轮机组润滑油系统的运行方式（大多没有隔膜阀，润滑油系统和EH油系统分开），改进后对润滑油系统可靠性没有影响。

3.3 改进的优点

（1）减少投资降低成本。改进后，相比去掉的高压启动油泵、主油泵供低压安全油系统、相关的电机、电气开关、电缆以及DCS逻辑的精简，虽然增加了一个调节阀，整体投资是减少的。

（2）优化启动程序，减少运行操作量。取消高压启动油泵系统，设备数量减少，简化了汽轮机的启动操作，减少了运行中巡视检查项目和相关的定期工作，降低了运行操作量。

（3）降低维护量节约成本。设备数量减少，简化了系统，减少了可能发生故障的概率；日常维护、检修工作量减少，而且减少了备品、备件的库存，降低了资金占用。

（4）提高了汽轮机启动的可靠性。改造后避免了机组启动时，高压启动油泵故障影响汽轮机的复位或中断启动程序，减少了高压启动油泵和主油泵向低压安全油供油切换步骤，进一步降低了发生异常的可能性。EH油系统运行稳定，EH油泵一运一备提高了汽轮机启动和运行的可靠性。

（5）降低了机组启动时的耗电量。由于高压启动油泵在机组启动过程中一直处于运行状态，连续耗电。改造由EH油泵供低压安全油后，因EH油泵本就是连续运行设备，没有增加额外的电耗，取消了高压启动油泵的电耗。因此，改造后降低了机组启动时的耗电量。

4 结语

本方案对汽轮机挂闸系统的改造，现场改进工作量小，管道连接简单，便于施工，施工费用少。改造不涉及原则性问题，降低了运行、维护工作量，提高了设备运行的可靠性，具有一定的实际意义，希望本文能给业界同行提供一个新的思路。