李興敏

(華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠， 山東鄒城 273522)

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600MW機(jī)組高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)對(duì)措施

李興敏

(華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠， 山東鄒城 273522)

為了降低汽輪機(jī)高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)、保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程及常見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，進(jìn)一步完善試驗(yàn)邏輯關(guān)系，得到加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)的具體思路和方法。實(shí)踐表明：試驗(yàn)過(guò)程中要注意監(jiān)視光字牌、DCS畫面、燈光等信號(hào)的變化，發(fā)現(xiàn)信號(hào)異常要停止試驗(yàn)，根據(jù)具體問(wèn)題采取有針對(duì)性的處理措施，可以有效降低高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

汽輪機(jī)； 主汽門； 開(kāi)關(guān)； 邏輯； 互鎖

受電液調(diào)節(jié)(EHG)系統(tǒng)高壓抗燃油油質(zhì)及高壓主汽門(MSV)試驗(yàn)電磁閥、伺服閥、行程開(kāi)關(guān)或信號(hào)回路故障等原因影響，汽輪機(jī)高壓主汽門有時(shí)會(huì)出現(xiàn)關(guān)閉遲緩、卡澀或拒動(dòng)等異常情況。因此，機(jī)組正常運(yùn)行中，汽輪機(jī)高壓主汽門需要定期進(jìn)行活動(dòng)試驗(yàn)或全行程活動(dòng)試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證高壓主汽門的可靠性。這樣可以提前發(fā)現(xiàn)并消除高壓主汽門存在的問(wèn)題，保證機(jī)組在故障情況下，高壓主汽門能夠快速、可靠地切斷汽輪機(jī)進(jìn)汽。筆者以某電廠600MW機(jī)組高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)為例，分析了試驗(yàn)常見(jiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)，提供了高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)常見(jiàn)問(wèn)題的處理思路和方法。

1 試驗(yàn)概況

該電廠600MW汽輪機(jī)為單軸三缸四排汽，其中高、中壓缸反向布置，低壓缸對(duì)稱分流反向布置。主蒸汽經(jīng)1根主蒸汽管道至汽輪機(jī)主汽門前，分成兩路進(jìn)入2個(gè)高壓主汽門，然后經(jīng)4個(gè)高壓調(diào)門(CV)由對(duì)稱布置的4個(gè)進(jìn)汽口進(jìn)入高壓缸，做功后的蒸汽進(jìn)入再熱器。再熱汽經(jīng)中壓聯(lián)合汽門由兩個(gè)進(jìn)汽口進(jìn)入中壓缸，中壓排汽經(jīng)一根異徑連通管分別進(jìn)入兩個(gè)雙流反向布置的低壓缸，乏汽排入高、低壓凝汽器(見(jiàn)圖1)。

機(jī)組設(shè)置了4個(gè)高壓調(diào)門，每個(gè)高壓調(diào)門都配有一個(gè)伺服閥，可根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速和負(fù)荷要求來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量。4個(gè)調(diào)門安裝在一個(gè)公用的閥柜內(nèi)，并與兩個(gè)主汽門焊成一體后懸掛在機(jī)頭前面的運(yùn)行平臺(tái)下。4個(gè)高壓調(diào)門分別由各自的油動(dòng)機(jī)控制，液壓開(kāi)啟、彈簧關(guān)閉。同時(shí)，機(jī)組設(shè)置了2個(gè)中壓聯(lián)合汽門(CRV)。中壓主汽門(RSV)和中壓調(diào)門(ICV)共用一個(gè)閥殼，中壓主汽門為套閥，中壓調(diào)門為球型閥，二者可以各自獨(dú)立地進(jìn)行全行程移動(dòng)。在正常運(yùn)行中，兩個(gè)中壓聯(lián)合汽門都是全開(kāi)的，中壓主汽門和調(diào)門分別由各自的油動(dòng)機(jī)控制，液壓開(kāi)啟、彈簧關(guān)閉。

為了保證各閥門始終具有良好的開(kāi)關(guān)性能，在機(jī)組正常運(yùn)行中，DEH系統(tǒng)(數(shù)字式電液控制系統(tǒng))提供了高、中壓主汽門及調(diào)門的試驗(yàn)功能，可對(duì)高中壓主汽門、調(diào)門分別進(jìn)行全行程活動(dòng)試驗(yàn)。因高壓主汽門與高壓調(diào)門相互獨(dú)立，試驗(yàn)時(shí)互不影響；而高壓調(diào)門全行程試驗(yàn)時(shí)，其中一個(gè)高壓調(diào)門關(guān)閉，其他高壓調(diào)門會(huì)逐漸全開(kāi)；由于中壓主汽門和中壓調(diào)門共用一個(gè)閥殼，它們?nèi)谐淘囼?yàn)時(shí)會(huì)一起進(jìn)行，即中壓調(diào)門先關(guān)，然后中壓主汽門再關(guān)閉。

因高壓主汽門全行程試驗(yàn)會(huì)切斷進(jìn)入汽輪機(jī)一半的蒸汽流量、且一般機(jī)組均配有“兩個(gè)主汽門關(guān)閉”聯(lián)跳鍋爐、發(fā)電機(jī)等主保護(hù)，具有一定風(fēng)險(xiǎn)。因此，以高壓主汽門為例，分析試驗(yàn)常見(jiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)和處理方法。

機(jī)組每個(gè)主汽門為液壓開(kāi)啟、彈簧關(guān)閉(見(jiàn)圖2)。在集控室臺(tái)盤上，設(shè)有主汽門相應(yīng)的狀態(tài)燈，若主汽門處于全開(kāi)狀態(tài)則紅燈亮，若主汽門處于全關(guān)狀態(tài)則綠燈亮。

試驗(yàn)時(shí)，按下試驗(yàn)按鈕后，關(guān)閉信號(hào)會(huì)使試驗(yàn)電磁閥帶電，主汽門液壓缸內(nèi)液壓油通過(guò)伺服閥泄出，主汽門逐漸關(guān)閉；當(dāng)主汽門關(guān)至10%開(kāi)度時(shí)，快關(guān)電磁閥帶電使主汽門快速關(guān)閉至全關(guān)，此時(shí)集控室臺(tái)盤上主汽門相應(yīng)的狀態(tài)燈綠燈亮、紅燈滅。松開(kāi)試驗(yàn)按鈕，開(kāi)啟信號(hào)使電磁快關(guān)閥失電，主汽門逐漸開(kāi)啟至全開(kāi)。

具體試驗(yàn)步驟如下：

(1) 按下并保持1號(hào)高壓主汽門活動(dòng)試驗(yàn)按鈕，直至其綠燈亮、紅燈滅。

(2) 就地觀察1號(hào)高壓主汽門緩慢關(guān)閉直至10%開(kāi)度時(shí)，快速關(guān)閉至全關(guān)。

(3) 釋放1號(hào)高壓主汽門活動(dòng)試驗(yàn)按鈕，注意其紅燈亮、綠燈滅。

(4) 就地觀察1號(hào)高壓主汽門平穩(wěn)開(kāi)啟至全開(kāi)位置。

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(5) 2號(hào)高壓主汽門全行程關(guān)閉試驗(yàn)方法同1號(hào)高壓主汽門全行程關(guān)閉活動(dòng)試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)對(duì)措施

機(jī)組正常運(yùn)行中進(jìn)行高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，容易引起機(jī)組參數(shù)波動(dòng)甚至機(jī)組跳閘等異常情況。

2.1給水流量波動(dòng)造成高壓加熱器解列

因高壓主汽門與高壓調(diào)門布置相互獨(dú)立，試驗(yàn)時(shí)高壓主汽門關(guān)閉過(guò)程中，高壓調(diào)門不會(huì)關(guān)閉。機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中關(guān)閉一只高壓主汽門，切斷進(jìn)入汽輪機(jī)的一半蒸汽流量，隨后主汽門在短時(shí)間內(nèi)又自動(dòng)開(kāi)啟，蒸汽流量恢復(fù)。在這一試驗(yàn)過(guò)程中，伴隨著蒸汽流量突降，汽包水位會(huì)突升；主汽門逐漸開(kāi)啟過(guò)程中，蒸汽流量會(huì)逐漸增加，汽包水位會(huì)隨之降低。與之相對(duì)應(yīng)，機(jī)組CCS系統(tǒng)(協(xié)調(diào)控制系統(tǒng))在自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程中，汽輪機(jī)主控器的輸出會(huì)一會(huì)兒減小、一會(huì)兒增加，使給水流量盡量與蒸汽流量相匹配。由于試驗(yàn)過(guò)程時(shí)間很短，給水流量在擾動(dòng)過(guò)程中有可能導(dǎo)致高壓加熱器瞬時(shí)過(guò)負(fù)荷，引起加熱器水位波動(dòng)。若高壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥調(diào)整不及時(shí)，容易造成高壓加熱器因水位高而解列。

通過(guò)進(jìn)行試驗(yàn)確定，機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)段(負(fù)荷低于420MW以下)進(jìn)行高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)，對(duì)機(jī)組負(fù)荷、汽包水位、除氧器水位、給水流量等參數(shù)擾動(dòng)較小。同時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化高壓加熱器水位調(diào)節(jié)邏輯和動(dòng)作限值，在一定程度上可以提高加熱器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的抗干擾能力和靈活性，有效避免高壓加熱器因給水流量波動(dòng)而解列。

當(dāng)高壓加熱器水位高Ⅰ值(+38mm)和高Ⅱ值(+88mm)同時(shí)發(fā)出時(shí)，聯(lián)開(kāi)高壓加熱器危急疏水調(diào)節(jié)閥；高壓加熱器水位模擬量在高Ⅰ、高Ⅱ值之間時(shí)，危急疏水基調(diào)儀控制危急疏水調(diào)節(jié)閥根據(jù)設(shè)定水位進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)高壓加熱器水位高Ⅱ值開(kāi)關(guān)量動(dòng)作時(shí)，危急疏水調(diào)節(jié)閥全開(kāi)。

當(dāng)高壓加熱器水位高Ⅲ值(1號(hào)、3號(hào)高壓加熱器為+188mm，2號(hào)高壓加熱器為+138mm)開(kāi)關(guān)量、模擬量高Ⅲ值、模擬量高Ⅱ值(+88mm)“三取二”動(dòng)作時(shí)，高壓加熱器解列，聯(lián)開(kāi)危急疏水。

2.2主汽門關(guān)閉后不自動(dòng)開(kāi)啟

若抗燃油系統(tǒng)油質(zhì)及高壓主汽門試驗(yàn)電磁閥、伺服閥、行程開(kāi)關(guān)或信號(hào)回路故障，會(huì)引起主汽門關(guān)閉后不自動(dòng)開(kāi)啟或開(kāi)啟時(shí)間偏長(zhǎng)。此種情況下對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行不會(huì)瞬間構(gòu)成重大威脅，可以針對(duì)具體情況采取增開(kāi)備用EHG油泵運(yùn)行、更換EHG油泵出口濾網(wǎng)，或隔離EHG油路更換油動(dòng)機(jī)伺服閥、電磁閥、行程開(kāi)關(guān)等有針對(duì)性的措施進(jìn)行處理。同時(shí)，機(jī)組停運(yùn)后要對(duì)EHG油系統(tǒng)進(jìn)行沖洗、濾油，并檢查油動(dòng)機(jī)伺服閥、電磁閥或行程開(kāi)關(guān)工作性能是否正常[1]。

2.3機(jī)組跳閘

高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)也有可能引起機(jī)組跳閘。執(zhí)行汽輪機(jī)高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，因1號(hào)高壓主汽門全關(guān)報(bào)警信號(hào)未復(fù)位造成機(jī)組跳閘。

第一次進(jìn)行5號(hào)機(jī)組1號(hào)、2號(hào)高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)。1號(hào)高壓主汽門關(guān)閉后，指示燈綠燈亮、紅燈滅，釋放1號(hào)高壓主汽門活動(dòng)試驗(yàn)按鈕，1號(hào)高壓主汽門紅燈亮，1號(hào)高壓主汽門全開(kāi)后綠燈滅，就地檢查1號(hào)高壓主汽門全開(kāi)，1號(hào)高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)正常。繼續(xù)執(zhí)行2號(hào)高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)，按下并保持2號(hào)高壓主汽門活動(dòng)試驗(yàn)按鈕后，2號(hào)高壓主汽門綠燈亮、紅燈滅，就地檢查2號(hào)高壓主汽門全關(guān)。但此刻5號(hào)汽輪機(jī)跳閘、發(fā)變組解列、鍋爐MFT。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，1號(hào)主汽門關(guān)到位限位開(kāi)關(guān)至保護(hù)回路常開(kāi)接點(diǎn)因?qū)Φ亟^緣低，造成1號(hào)主汽門關(guān)閉開(kāi)關(guān)未復(fù)位，當(dāng)2號(hào)高壓主汽門全關(guān)后，機(jī)組因兩個(gè)主汽門全關(guān)信號(hào)觸發(fā)“機(jī)跳電”保護(hù)動(dòng)作而使5號(hào)機(jī)組跳閘。

第二次在執(zhí)行定期工作6號(hào)機(jī)組1號(hào)、2號(hào)高壓主汽門全關(guān)活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，就地檢查確認(rèn)1號(hào)高壓主汽門關(guān)閉后開(kāi)啟動(dòng)作正常，但DCS畫面1號(hào)高壓主汽門全關(guān)報(bào)警信號(hào)未復(fù)位。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，1號(hào)高壓主汽門全關(guān)信號(hào)報(bào)警是由于全關(guān)報(bào)警行程開(kāi)關(guān)離開(kāi)全關(guān)位置后卡澀、未復(fù)位所致。此時(shí)，若繼續(xù)執(zhí)行2號(hào)高壓主汽門全關(guān)試驗(yàn)，6號(hào)機(jī)組也會(huì)因兩個(gè)主汽門全關(guān)觸發(fā)“機(jī)跳電”保護(hù)動(dòng)作而使機(jī)組跳閘。于是暫停執(zhí)行2號(hào)高壓主汽門全關(guān)試驗(yàn)，待更換行程開(kāi)關(guān)并復(fù)位后，繼續(xù)執(zhí)行2號(hào)高壓主汽門全關(guān)試驗(yàn)，從而避免了一次機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)事故。

針對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中暴露的問(wèn)題，筆者認(rèn)為要進(jìn)一步完善試驗(yàn)邏輯關(guān)系，避免類似問(wèn)題的發(fā)生，將高壓主汽門全行程試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

增加機(jī)組兩個(gè)高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)互鎖功能，具體為：

(1) 活動(dòng)試驗(yàn)按鈕的互鎖，即當(dāng)一個(gè)高壓主汽門的活動(dòng)試驗(yàn)按鈕按下時(shí)，另一個(gè)高壓主汽門活動(dòng)試驗(yàn)不能進(jìn)行。

(2) 活動(dòng)試驗(yàn)允許條件的互鎖。當(dāng)一個(gè)高壓主汽門未全開(kāi)時(shí)，另一個(gè)高壓主汽門不能進(jìn)行全行程活動(dòng)試驗(yàn)，即當(dāng)1號(hào)高壓主汽門全開(kāi)時(shí)，才允許2號(hào)高壓主汽門進(jìn)行全行程活動(dòng)試驗(yàn)，當(dāng)2號(hào)高壓主汽門全開(kāi)時(shí)，才允許1號(hào)高壓主汽門進(jìn)行全行程活動(dòng)試驗(yàn)。

由集控室敷設(shè)電纜至主汽門，把用于汽輪機(jī)保護(hù)的主汽門關(guān)閉行程開(kāi)關(guān)，另外一副接點(diǎn)接至集控室報(bào)警光字牌，增加“1號(hào)主汽門關(guān)閉”和“2號(hào)主汽門關(guān)閉”兩個(gè)報(bào)警窗，解決原來(lái)集控室無(wú)法監(jiān)視用于汽輪機(jī)保護(hù)的主汽門關(guān)閉行程開(kāi)關(guān)信號(hào)的問(wèn)題。進(jìn)行高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，要監(jiān)視“1號(hào)主汽門關(guān)閉”和“2號(hào)主汽門關(guān)閉”兩個(gè)報(bào)警窗的報(bào)警變化。

從就地拉一根電纜到DCS系統(tǒng)，把用于機(jī)組跳閘保護(hù)的兩個(gè)主汽門的關(guān)到位行程開(kāi)關(guān)接點(diǎn)分別送入DCS畫面，在DCS系統(tǒng)內(nèi)將接點(diǎn)信號(hào)串聯(lián)生成“主汽門全關(guān)”信號(hào)，輸出至汽輪機(jī)保護(hù)繼電器PRP柜驅(qū)動(dòng)MTT10-1(機(jī)跳電保護(hù)繼電器)。在DCS的畫面上做出兩個(gè)主汽門狀態(tài)，以閥門顏色的變化來(lái)指示閥門的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這樣在試驗(yàn)時(shí)就可以很方便地監(jiān)視兩個(gè)保護(hù)接點(diǎn)的狀態(tài)。

DCS畫面上用來(lái)指示兩個(gè)高壓主汽門狀態(tài)顏色變化(全開(kāi)紅色、全關(guān)綠色、半開(kāi)半關(guān)黃色)的接點(diǎn)動(dòng)作于保護(hù)回路，而光字牌報(bào)警僅做監(jiān)視用，并不用于保護(hù)回路。進(jìn)行高壓主汽門全關(guān)試驗(yàn)時(shí)，要注意檢查DCS畫面上高壓主汽門顏色變化情況。邏輯圖見(jiàn)圖3。

進(jìn)行高壓主汽門全行程活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，熱工人員應(yīng)在每個(gè)主汽門活動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行前，到就地確認(rèn)用于保護(hù)回路的行程開(kāi)關(guān)接點(diǎn)狀態(tài)正確，才能進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)行汽輪機(jī)高壓主汽門全行程試驗(yàn)存在著較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。要完善試驗(yàn)邏輯關(guān)系、加強(qiáng)試驗(yàn)回路及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的維護(hù)；試驗(yàn)時(shí)，相關(guān)的技術(shù)人員要現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督、熱工人員現(xiàn)場(chǎng)提供必要的技術(shù)支持；試驗(yàn)過(guò)程中，要注意監(jiān)視光字牌、DCS畫面、燈光信號(hào)等信息的變化，發(fā)現(xiàn)信號(hào)異常要停止試驗(yàn)，根據(jù)具體問(wèn)題采取有針對(duì)性的處理措施，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 劉平, 呂鵬飛. 高壓主汽門及調(diào)門卡澀的原因分析與防范措施[J]. 華電技術(shù), 2011, 33(7): 56-58.

Risk Analysis and Countermeasures for High-pressure Main Stop Valve in a 600MW Unit During Full Stroke Test

Li Xingmin

(Huadian International Zouxian Power Plant, Zoucheng 273522, Shandong Province, China)

To reduce the security risk of a steam turbine high-pressure main stop valve during full stroke test, and ensure the safe and stable operation of the unit, an analysis was conducted to the test process and common risks, so as to find out specific ideas and methods to further improve the test logic and strengthen the equipment maintenance. Practice shows that attention should be paid to the changes of monitor light plate, DCS display and other light signals, and the test should be ended immediately in case of any abnormal signals observed, when corresponding countermeasures should be taken to reduce the security risk occurring in full stroke test of the high-pressure main stop valve.

steam turbine; main stop valve; switch; logic; interlock

2016-05-19

李興敏(1977—)，男，高級(jí)工程師，從事火電廠機(jī)組的運(yùn)行技術(shù)管理工作。

E-mail: zdlixm@163.com

TK267

A

1671-086X(2016)06-0425-04