北重330 MW机组危急遮断模块改造

武继琳 宋晶

[摘    要]汽轮发电机组的危急遮断装置（ETS）是保障机组的重要保护执行机构，当发生某种可能危急汽轮机组安全运行的紧急情况时，ETS装置向危急遮断模块发出指令可使汽轮机关闭蒸汽阀紧急遮断停机，避免汽轮机组发生重大损伤事故。文章介绍了某热电联产机组危急遮断模块的组成和保护动作原理，以及模块运行中发生的故障状况和改造方案。

[关键词]汽轮机组;危急遮断模块;故障;改造

[中图分类号]TK268 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）05–00–03

Reconstruction of Emergency Trip Module of Beizhong 330 MW Unit

Wu Ji-lin，Song Jing

[Abstract]The emergency trip device （ETS） of steam turbine generator unit is an important protection actuator to ensure the safe operation of the unit. In case of an emergency that may endanger the safe operation of the steam turbine unit， the ETS device sends a command to the emergency trip module to make the steam turbine close the steam valve for emergency shutdown and avoid major damage accidents of the steam turbine unit. This paper introduces the composition and protection action principle of the emergency trip module of a cogeneration unit， as well as the fault condition and transformation scheme in the operation of the module.

[Keywords]steam turbine unit; emergency trip module; fault; reform

某热电公司2×330 MW汽轮机组为北京北重汽轮电机有限责任公司生产的330 MW亚临界、一次再热、单轴、三缸、双排汽、抽汽、空冷式汽轮机组。汽轮机液压调节系统采用新华威尔液压系统（上海）有限公司生产的电液调节系统，电液调节系统包括供油系统、执行机构和危急遮断系统。供油系统由高压柱塞变量泵向系统提供高压抗燃油，并由它来驱动和调整主汽阀、调节汽阀执行机构;执行机构接受从汽轮机数字电液控制系统（DEH）送来的指令信号，控制和调节汽轮机各主汽阀、调节汽阀的开关;危急遮断系统的主要执行元件由1个带有4只自动停机遮断电磁阀（20-1/AST、20-1/AST、20-1/AST、20-1/AST）和2只超速保护控制阀（20/OPC）、节流孔组成的液压回路构成危急遮断控制模块、隔膜阀和几只压力开关等所组成。

根据火力发电厂技术监督要求，要定期对危机遮断模块（20/AST）通道进行试验，检验危急遮断模块是否正常，满足紧急情况下汽轮机组能够正常遮断停机，避免异常或事故扩大。但如果遇到20-1/AST、20-3/AST第一通道，或20-2/AST、20-4/AST第二通道工作不正常，就可能导致汽轮机组危急情况下无法关闭全部蒸汽阀而正常停运，而且危急遮断模块也不能在线检修清理，需要到停机才能处理。上述热电公司多次发生过试验中第一、第二通道工作不正常，给汽轮机组安全运行造成较大的隐患和风险。

1 危急遮断模块组成和原理

汽轮机危急遮断模块（如图1所示）由1个带有4只自动停机遮断电磁阀（20-1/AST、20-1/AST、20-1/AST、20-1/AST）、4个节流孔和两个压力开关（ASP1、ASP2）等所组成。AST电磁阀由220 V DC供电，电磁阀带电励磁关闭，失电失磁打开。汽轮机组挂闸时4个电磁阀带电关闭，堵住了EH高压油与无压回油管的通路，在压力油的作用下使卸载阀滑阀右移关闭，从而堵住了AST母管油的泄油通路，建立AST油压，汽轮机组与AST油相关的主汽阀执行机构动作打开，从而完成挂闸，汽轮机组正常运行中维持此状态。当汽轮机紧急情况跳闸时，AST电磁阀失电打开，导通EH油与无压回油管的通路，泄掉卸载阀上的压力油，在弹簧力的作用下卸载阀滑阀左移打开，从而泄掉AST油，使所有与AST油相连的主汽阀执行机构关闭，切断汽轮机进汽，实现正常停机。

4只自动停机遮断电磁阀（20/AST）为串并联布置，按功能可以把它們分为2个通道：20-1/AST与20-3/AST并列为第一通道，20-2/AST与20-4/AST并列为第二通道，第一通道与第二通道再串联。这种方式就具有多重的保护性，每个通道中至少必须有1只电磁阀打开才可导致机组跳闸，每个通道1个电磁阀故障打开也不会造成误动，就能有效地防止危机遮断模块误动或拒动。

每个电磁阀的压力油侧都串接有节流孔1和节流孔2，挂闸时电磁阀关闭，压力油通过节流孔1和节流孔2向卸载阀上部充油，使卸载阀关闭;通道试验单个电磁阀失电打开时，由于有节流孔1和节流孔2对母管侧压力油的阻隔作用，使卸载阀上的压力油迅速泄掉，保证卸载阀快速打开，并且不影响母管油压。在电磁阀的每个通道上还并接了一个节流孔3和节流孔4，这两个节流孔的作用是试验时能有效检测到ASP油压的变化，而且对系统油压又不造成影响。

4个自动停机电磁阀和4个节流孔组成的液压回路能在线试验20-1/AST和20-3/AST第一通道、20-2/AST和20-4/AST第二通道工作是否正常，及节流孔回路的工作是否正常。通常20/AST通道试验每星期进行一次，一旦确认20-1/AST与20-3/AST第一通道，或20-2/AST与20-4/AST第二通道工作不正常，或节流孔回路的工作不正常（ASP压力开关指示值异常），就不能再进行试验，也不能在线检修，一直要到停机才能处理。

2 危急遮断模块故障分析

该热电公司多次发生过AST电磁阀失效或ASP油压异常的现象，特别是在AST电磁阀通道定期试验工作时，更多次发生过ASP油压异常的现象。危急遮断模块AST电磁阀失效或ASP油压异常原因很复杂，概括起来主要有以下几条：

（1）节流孔1堵塞。AST1、AST3的控制油压（由EH油泵来的高压油）无法建立，AST1和AST3卸载阀无法关闭，AST油压直接泄到第二通道电磁阀AST2和AST4前，ASP母管油压日常运行时显示ASP压力开关油压高报警，第一通道AST1、AST3失效，若此时AST2和AST4第二通达中任一个出现故障或内漏就会导致AST油压泻压，造成危急遮断模块误动汽轮机组跳闸。

（2）节流孔2堵塞。AST2、AST4的控制油压（由EH油泵来的高压油）无法建立，AST2、AST4卸载阀无法关闭，ASP油压直接泄压至油箱，ASP母管油压日常运行时显示ASP压力开关油压低报警，第二通道AST2、AST4失效，若此时第一通道AST1和AST3任一个出现故障就会导致AST油压泻压，造成危急遮断模块误动汽轮机组跳闸。

（3）节流孔3堵塞。ASP母管油压日常运行时显示ASP压力开关油压低报警，但此时做AST电磁阀试验不会产生影响。AST电磁阀正常工作，危急遮断模块能够正常动作。

（4）节流孔4堵塞。ASP母管油压日常运行时显示为ASP压力开关油压高报警，但此时做AST电磁阀试验不会产生影响。AST电磁阀正常工作，危急遮断模块能够正常动作。

（5）第一通道AST1或AST3电磁阀内漏。ASP母管油压日常运行时显示为ASP压力开关油压高报警，第一通道AST1或AST3失效，若此时AST2和AST4任一个出现故障或内漏就会导致AST油压泻压，造成危急遮断模块误动汽轮机组跳闸。

（6）第二通达AST2或AST4电磁阀内漏。ASP母管油压日常运行时显示为ASP压力开关油压低报警，第二通道AST2或AST4失效，若此时AST1和AST3任一个出现故障或内漏就会导致AST油压泻压，造成危急遮断模块误动汽轮机组跳闸。

（7）第一通道AST1、AST3任一电磁阀卡涩。定期试验时，ASP母管油不能实现正常的ASP油压高报警，第二通道AST2或AST4工作正常，将不影响危机遮断模块正常动作。若AST1和AST3同时卡涩，无论第二通道AST2或AST4是否正常，汽轮机组危机遮断模块失效，事故异常情况下无法停机，将造成事故扩大或设备损坏。

（8）第二通道AST2、AST4任一电磁阀卡涩。定期试验时，ASP母管油不能实现正常的ASP油压低报警，第一通道AST1或AST1工作正常，将不影响危机遮断模块正常动作。若AST2和AST4同时卡涩，无论第一通道AST1或AST3是否正常，汽轮机组危机遮断模块失效，事故异常情况下无法停机，将造成事故扩大或设备损坏。

3 危急遮断模块改造方案

为消除危急遮断模块频繁故障对汽轮机组造成的重大隐患，热电公司对危急遮断模块进行了改造，如图2所示，装设了4个AST遮断装置和1个节流遮断装置，改造后可以实现在线清理、检修或更换电磁阀和节流孔。在电磁阀组件上装上4个AST遮断装置就能在线检修、更换20-1/AST、20-3/AST、20-2/AST、20-4/AST。对应的AST遮断装置分别为J1-AST、J3-AST、J2-AST、J4-AST、在电磁阀组件上装上1个节流遮断装置JLK-AST，就能在线检修、更换两个ASP节流孔3和4。

3.1 AST遮断装置的使用方法

以20-1/AST为例：

（1）顺时针转动AST遮断装置上的闭锁阀螺杆（J1-AST）为关闭AST遮断装置。逆时针转动AST遮断装置上的闭锁阀螺杆（J1-AST）为开启AST遮断装置。

（2）AST遮断装置从开启状态到关闭闭锁阀螺杆（J1-AST）需转动12圈。

（3）正常运行时AST遮断装置上的闭锁阀螺杆（J1-AST）为开启状态（即逆时针转动到底位置）。

3.2 更换AST电磁阀的方法

（1）正常工作时AST遮断装置处于开启状态。

（2）当确认某个自动停机（AST）电磁阀故障时，顺时针转动该AST遮断装置闭锁阀螺杆（J1-AST）12圈，到关紧位置时再逆时针转动45°。

（3）缓慢手动松开AST一级阀，在这过程中若无油冒出，说明AST遮断装置关闭有效，可以全部松下并取出。

（4）拧下4个AST二级阀安装螺钉，拆下AST二级阀。

（5）装上新的AST自动停机电磁阀，拧紧4个AST自动停机电磁阀安装螺钉。逆时针转动该AST遮断装置螺杆（J1-AST）12圈，到开启位置时再顺时针转动45°。

（6）恢复通电，并可以进行在线检测试验。

（7）闭锁阀动作腔小孔系排气孔，少许剩油属正常现象，不会引起漏油事故。

3.3 节流遮断装置的使用方法

（1）顺时针转动节流遮断装置上的闭锁阀螺杆（JLK-AST）为关闭节流遮断装置。

（2）逆时针转动节流遮断装置上的闭锁阀螺杆（JLK-AST）为开启节流遮断装置。

（3）流遮断装置从开启状态到关闭螺杆（JLK-AST）需转动7圈。

3.4 拆洗节流遮断装置内节流孔的方法

（1）正常运行时节流遮断装置都处于开启状态，当确认节流遮断装置内节流孔故障（ASP压力开关指示值异常）时，顺时针转动节流遮断装置螺杆（JLK-AST）7圈，到关紧位置时再逆时针转动45°。

（2）拆下排汽测压接头螺帽下的限位片，装上螺帽排油泄压。拧下节流遮断装置二端的工艺螺塞，拆出两个节流器，作上前后顺序记号，清洗后原拆原装。回装两端的工艺螺塞。

（3）逆时针转动节流遮断装置螺杆（JLK-AST）7圈，到开启位置时再顺时针转动45°。

（4）闭锁阀动作腔小孔系排气孔，少许剩油属正常现象，不会引起漏油事故。

危急遮断模块改造后某热电公司再次发生AST电磁阀内漏、卡涩或节流孔堵塞等影响机组安全停運的缺陷和异常，通过AST遮断装置和节流遮断装置与系统安全隔离后进行处理，保障了危机遮断装置的正常运行状态。

4 结束语

汽轮机组危机遮断装置异常故障主要原因为设备老化和油质劣化造成的，日常工作中应加强设备治理和抗燃油油质管理，防止在汽轮机组紧急停运时无法正常遮断停机造成设备损坏和事故扩大。通过某热电公司2×330 MW汽轮机组危机遮断模块改造，可以实现在线清理检修危机遮断模块核心部位，对提高汽轮机组安全运行，避免发生机组误动或拒动具有实际的指导意义，同时也为同类型汽轮机组危机遮断模块改造提供借鉴意义。

参考文献

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[3] 李庆，刘炯，邵毅，等，基于高频电磁换向阀控制的汽轮机危急遮断装置研究分析[J].东方电气评论，2021，35（4）：72-75.