1000 MW 火电机组单侧中调门突关的相关分析

2023-01-14陈智会史雪理

设备管理与维修 2022年22期

陈智会，刘安，史雪理

（徐州华润电力有限公司，江苏徐州 221100）

0 引言

某电厂5#机为上海汽轮机厂制造，N1000-26.25/600/600（T C4F）型超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式、双背压、八级回热抽汽式汽轮机。2 组高、中压主汽门、调门对侧布置，全周进汽滑压运行方式，数字电液式调节系统（DEH）控制。

1 事故经过

机组负荷670 MW，C#、D#、E#、F#磨煤机运行，总燃料量257 t/h，CCS 控制方式，AGC 投入。运行人员监盘发现5#机实际负荷由670 MW 突降至600 MW，高调门快速开大，A 侧再热汽压突降，B 侧再热汽压突升且伴随汽温扰动大，DCS 发“2#再热调门关闭”报警，DEH 发电磁阀故障、EH 母管油压低、52#中调门阀位异常等报警。运行人员立即排查DEH 画面，发现52#中调门关闭，52#中调门阀限自动设至-5%；虽然其1#跳闸电磁阀报警，但状态仍显示在关闭状态（红色）；52#EH 油泵电机电流由25 A 涨至57 A 后逐渐恢复，EH 油母管压力突降后恢复（母管压力3 个模拟量最低分别降至10.4 MPa、10.7 MPa、10.7 MPa）。紧急降低机组负荷，就地排查EH 油系统无泄漏并确认52#中调门就地已关闭，监盘人员确认EH 油箱油位稳定、确认EH 油压已回升、检查小机出力、大机振动等参数，联系检修检查52#中调门异常突关原因（图1、表1）。

图1 52#中调门突关后部分参数变化趋势

表1 52#中调门关闭前后重要参数变化

2 事故分析及要点处理

2.1 异常分析

高、中压调门执行机构如图2 所示，由电磁跳闸阀、插装阀、伺服阀、油动机等组成。调门由油动机开启，弹簧力关闭，伺服阀控制调门开度大小。跳闸阀带电关闭（红色），失电打开（绿色），正常运行时，汽轮机复位后，电磁跳闸阀带电关闭，插装阀上部被高压油压缩，也处于关闭位置，回油通道被截止。

图2 高、中压调门执行机构示意

负荷指令通过负荷—流量函数计算出汽机总流量指令，流量指令经流量—开度函数计算出高、中压调门的阀位指令并平均分配两侧高、中压调门，阀位指令与阀位传感器反馈来的实际阀位信号相叠加，叠加后的电气信号送到伺服放大器，而后经电液转换将电信号转变为液压信号，油动机再将液压信号转变为机械信号，控制调阀开度。调阀需要开大时，在电液伺服阀内驱动线圈加上一电压，驱动线圈发生偏转，带动电磁阀内滑块移动，高压油进入油动机活塞下腔，推动活塞上移，上腔的油被挤出腔外，带动执行机构，开大调门，同时弹簧被压缩。直至阀门指令与反馈偏差符合要求，驱动线圈回归原位。需要关小时，伺服阀控制连通油动机下腔排油，借助阀门执行机构上的弹簧力使活塞下行，关小调门。

正常运行时，中调门处于全开位置，类似于主汽门油动原理，油动机下腔室具有高油压且处于平衡状态，EH 油流静止。伺服阀、跳闸阀、插装阀、油动机故障时均可能导致EH 油泄压或阀门异常关闭，如伺服阀内滑块卡涩异物、跳闸电磁阀线圈烧损、油路堵塞、O 形圈破损等。以前也曾出现高压主汽门跳闸阀部分开启致单侧主汽门突关、高调门伺服阀性能下降或异物堵塞致EH 油压低跳机等事故。

经热控人员排查，确认此次异常原因为52#中调门跳闸电磁阀1#线圈中间端子接线断线，1#跳闸电磁阀失电打开，即泄油回路被打通，插装阀上部油压被泄，下部高压油使插装阀开启，从而导致油动机活塞下腔的油被泄至回油管路，弹簧力使中调门快速关闭，EH 母管油压同步下降，EH 油泵电流上升。当阀限自动设至低限（-5%）后，伺服阀油路被关闭，EH 母管油压回升，EH 油泵电流回落。热控人员重新对线圈端子进行接线，复位报警后，通过阀限设置逐渐开启52#中调阀，系统恢复正常运行。

2.2 阀限问题

查询DEH 高、中压调阀阀限逻辑可知，正常运行时，阀限跟踪上限值（105%），保证调阀开启裕度。当满足以下4 个条件时，阀限将自动设至下限（-5%）：①对应调阀“1#电磁阀关”；②“对应调阀2#电磁阀关”；③“阀位指令与反馈偏差＞5%”；④“EH 油母管压力＜145 bar（3 取2）”。此次异常出现时，虽然1#电磁阀出现断线，但DEH 画面显示其仍在关闭位置（红色），因为DEH 显示的的是电磁阀指令状态，并非实际位置反馈；2#电磁阀无异常，在关位；52#中调门出现关闭，即阀位反馈与指令偏差大；EH 油母管压力已低于14.5 MPa（即145 bar），4 个条件均满足，阀限自动设定至下限（-5%）。调阀突关后，阀限自设至下限也是对EH 油压的一种保护作用，否则，在跳闸电磁阀缺陷未经消除（仍在开启位置）的情况下，伺服阀持续进油，电液执行机构的压力油与油箱回油相通时间过长，将导致EH 油压持续下跌，威胁机组安全。

2.3 要点处理

（1）就地：全面排查EH 油系统，查看有无漏点，若有则及时隔离故障汽门进油，关注EH 油箱油位并进行补油。

（2）阀限：调阀突关，立即检查对应阀限自动设至下限（-5%），否则手动降低阀限至-5%。本次异常出现时，EH 油母管压力最低分别降至10.4 MPa、10.7 MPa、10.7 MPa。EH 油压低跳机保护为以上3 个点小于10.5 MPa（3 取2）延时5 s。所以，在未确认事故原因、未消除相关缺陷的情况下，切忌盲目释放阀限、手动开启故障阀门等操作，以防EH 油母管油压被泄，必要时，就地关闭该路EH 油进油门。

（3）燃料：单侧中调门突关后，汽机做功能力下降，在负荷指令不变的情况下，为维持机组负荷，总燃料量会逐渐增加。应及时降低机组负荷，并关注总燃料量，避免出现超限，尤其在高负荷情况下，应快速降低机组负荷。

（4）低旁：单侧中调门突关，机组做功能力下降，主蒸汽流量将增加，低旁压力设定值由主蒸汽流量计算而来，也将随之升高；同时，由于调门关闭，再热汽实际压力也将升高，当其大于低旁压力设定值后，低旁将自动开启。由于低旁可能只是微开（此次开至2%左右），低旁减温水截止阀可能不会自开（自开逻辑为低旁阀位≥3%脉冲3 s），而减温水截止阀后的调阀则会随低旁后蒸汽温度升高而逐渐开大，此时应先将减温水调阀手动关小，然后开启减温水截止阀，再开启减温水调阀，以防止凝水压力突降太多。当低旁阀位小于2.5%时，减温水截止阀又会自关，但此时低旁可能仍有微小开度，应加强对减温水截止阀的关注，必要时手动干预。

（5）小机：单侧中调门突关后，中压缸进汽量突降，应及时关注小机出力，关注低调阀开度变化，关注给水流量变化。此次机组负荷较低，四抽压力无明显下降，小机低调阀影响不大（表1中低调阀开度变化）。

（6）大机参数：中调门突关后，及时查看大机振动、轴向位移等重要参数。此次机组负荷较低，3#瓦振动由1.2 mm/s 升至1.8 mm/s，其他轴瓦振动及轴向位移等参数无明显变化。

（7）高排、高加：中调门关闭，蒸汽阻塞，高压缸调速级蒸汽压力、高排压力、温度均会出现上升现象，应予以关注，必要时也可适当微开低旁，释放压力。52#中调门关闭后，冷再压力由3.6 MPa 升至4.1 MPa，作为52#高加汽源，应及时关注52#高加水位变化。同时，降负荷时，惯例对53#高加水位影响较大，应予以关注。

（8）两侧偏差：单侧中调门突关，两侧再热汽温、汽压偏差将增大，应加以控制，同时及时联系检修处理缺陷、跟踪进度，控制机组单侧中压进汽运行时间。

3 优化措施

由上述可知，此次EH 油母管压力已降至接近机组跳闸值，而运行EH 油泵出口压力降至11.7 MPa，未到备用泵联启值（运行油泵出口压力小于15 MPa 延时100 s 或小于11.5 MPa无延时或运行泵跳闸联启备用泵），具有一定安全隐患。经专业研讨、报批，决定优化备用EH 油泵联启逻辑：在以上3 个条件的基础上增加“EH 油泵出口母管压力（三取中）＜11.5 MPa”。另外，停机时，建议加强对伺服阀、跳闸阀、插装阀等重要设备的维护；定期检测，增加相关静态试验；机组运行时，强化EH 油质管理，关注调门指令与反馈偏差，关注油动机进回油管路振动、温差，关注电液伺服阀、跳闸阀本体温度等。