龔利，孫改玲

(湖北華電江陵發(fā)電有限公司，湖北 荊州 441041)

某汽輪機一次高壓調(diào)節(jié)閥高位卡澀原因分析及應(yīng)急措施

龔利，孫改玲

(湖北華電江陵發(fā)電有限公司，湖北 荊州 441041)

介紹了湖北華電襄陽發(fā)電有限公司#1機組頻繁出現(xiàn)突降負(fù)荷的異?，F(xiàn)象，經(jīng)過仔細(xì)分析和試驗，最終發(fā)現(xiàn)是高壓調(diào)節(jié)閥開度超過80%后機械卡澀所致。針對該問題，采取了切實可行的應(yīng)急措施，取得了繼續(xù)運行的良好效果，最終停機消除了該缺陷。

300 MW汽輪機；負(fù)荷突降；高壓調(diào)節(jié)閥；高位卡澀

0 引言

湖北華電襄陽發(fā)電有限公司一期工程是4臺300 MW燃煤機組。汽輪機為東方汽輪機廠生產(chǎn)的N300-16.7/537/537-4型亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、雙缸雙排汽單軸凝汽式汽輪機?？刂葡到y(tǒng)為DEH-IIIA型;機組兩側(cè)各有1個主汽閥和2個調(diào)節(jié)汽閥,為了減少閥門提升力,主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥都設(shè)有預(yù)啟閥。主蒸汽通過主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥進入高壓缸，再熱蒸汽分別通過2個主汽閥和其后的中壓調(diào)節(jié)閥進入中壓缸。運行中的高壓主汽閥、中壓主汽閥、中壓調(diào)節(jié)閥全開，通過高壓調(diào)節(jié)閥來控制進汽量的多少。機組正常運行時機組投入自動發(fā)電量控制(AGC),負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為180～300 MW,采用單閥調(diào)節(jié)。

1 故障情況介紹

湖北華電襄陽發(fā)電有限公司#1機組在正常運行了15年后,經(jīng)常出現(xiàn)在沒有操作的情況下，負(fù)荷從270 MW上下突然降到200 MW上下，降幅一般在70～80 MW。因為負(fù)荷瞬時大幅下降，給運行調(diào)整帶來極大的困難，也帶來了安全隱患。由于恰值用電高峰期，且是枯水期，機組調(diào)峰任務(wù)很重，不能及時安排停機消缺，故公司通過討論，決定先查找原因。

2 負(fù)荷突降特點及原因分析

2.1 負(fù)荷突降的特點及危害

通過對負(fù)荷突降的歷史數(shù)據(jù)進行趨勢分析發(fā)現(xiàn)以下特點。

(1)負(fù)荷突降的速度快，幅度大。降負(fù)荷前，主蒸汽壓力、溫度，再熱蒸汽壓力、溫度，均在正常范圍內(nèi)。

(2)除機組負(fù)荷外，降負(fù)荷前后AGC指令、汽機調(diào)節(jié)閥開度指令、調(diào)節(jié)閥開度反饋等各項參數(shù)基本沒有變化。

(3)負(fù)荷突降頻繁發(fā)生。負(fù)荷突降一般發(fā)生在280 MW以上減負(fù)荷過程中，但不是每次減負(fù)荷都發(fā)生突降。

這種現(xiàn)象一方面對電網(wǎng)造成了一定的沖擊，另一方面對機組的安全穩(wěn)定運行也帶來影響。因為機組在運行中瞬時甩掉70～80 MW的負(fù)荷，會造成主汽壓力大幅上升；汽包水位先大幅下降而后又迅速上升，許多重要輔機的工況也將瞬時發(fā)生較大變化。如果甩負(fù)荷前壓力比較高，安全閥還有動作可能；如果運行人員調(diào)整操作不及時，還可能導(dǎo)致機組非停。另外，頻繁地突甩負(fù)荷，汽機閥門和通流部分的部件所承受的應(yīng)力快速變化，易引起這些部件的疲勞破壞。這種不可預(yù)知的突降負(fù)荷對運行人員的監(jiān)盤、操作帶來困難，也給機組的安全運行帶來隱患。

2.2 原因分析及診斷

通過查閱相關(guān)資料和文獻，分析可能引起負(fù)荷突然發(fā)生變化的原因有：(1)蒸汽參數(shù)發(fā)生突變[1]；(2)調(diào)節(jié)閥開度發(fā)生變化[2](即進汽量突變)；(3)通流部分發(fā)生故障，包括抽氣管道出現(xiàn)故障[3]；(4)加熱器突然切除。從參考文獻可以看出，前3種情況在其他電廠都出現(xiàn)過先例。

故對可能原因逐一進行分析排除。從多次甩負(fù)荷的歷史記錄來看，甩負(fù)荷之前，鍋爐燃燒工況穩(wěn)定，上水量正常并且無泄漏，蒸汽參數(shù)基本無明顯變化，所以可以排除第1種可能。從數(shù)字式電液控制系統(tǒng)(DEH)數(shù)據(jù)來看，調(diào)節(jié)閥開度、反饋均無明顯變化，即不是調(diào)節(jié)閥突關(guān)。若汽機的通流部分發(fā)生故障，會伴有機組軸承振動增大，軸向位移增大或抽氣壓力異常等一系列現(xiàn)象。但事實上，這些相關(guān)現(xiàn)象都沒有出現(xiàn)，因此可以排除這種可能。至于加熱器突然切除，會有抽氣逆止門關(guān)閉、加熱器水位異常等變化，通過觀察，各加熱器在甩負(fù)荷前后并無異常，所以這也不是負(fù)荷突降的原因。

經(jīng)過綜合考慮，認(rèn)為調(diào)節(jié)閥突關(guān)的可能性最大，且反饋很可能沒有指示調(diào)節(jié)閥真實的開度。 當(dāng)鍋爐發(fā)出調(diào)節(jié)閥指令,首先送到汽機側(cè)作為調(diào)節(jié)閥開度指令,這一指令與實際開度(調(diào)節(jié)閥開度反饋)的差值被送到閥門控制(VCC)卡,VCC卡再把該信號送到高壓調(diào)節(jié)閥的伺服閥,伺服閥再把信號經(jīng)過兩級油路放大后,去控制油動機的進油量,進而控制高壓調(diào)節(jié)閥的開度。如果這個控制過程的傳遞環(huán)節(jié)中某一環(huán)出現(xiàn)問題，確實會出現(xiàn)這種失控的現(xiàn)象。因此，切除AGC,把爐側(cè)的汽機調(diào)節(jié)閥控制切為手動，但是甩負(fù)荷現(xiàn)象仍然時有發(fā)生。即使不投遙控，也就是用汽輪機DEH直接控制調(diào)節(jié)閥開度時,該異常情況還是會發(fā)生，所以可以排除鍋爐到汽機之前的通道問題。

繼續(xù)查找原因，采取了2個措施：一是調(diào)出多次甩負(fù)荷前后的參數(shù)曲線進行分析；二是在監(jiān)盤時有意識地觀察并頻繁地(約每隔3 min)記錄與這一現(xiàn)象有關(guān)的參數(shù)(特別是在升降負(fù)荷的過程中),如負(fù)荷、蒸汽、流量指令、各調(diào)節(jié)閥指令、反饋甚至VCC卡的傳輸數(shù)據(jù)等(因為各調(diào)節(jié)閥的指令和反饋在電腦上做不了歷史趨勢，所以只能靠人工記錄)，以期比較甩負(fù)荷前后這些參數(shù)的變化。其中一次負(fù)荷突降前后的數(shù)據(jù)見表1。

通過記錄鍋爐發(fā)出的汽機指令，蒸汽流量、各個調(diào)節(jié)閥的指令等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)都無異常變化。也就是說，油動機之前的信號傳輸通道都是正常的。另外通過就地的觀察發(fā)現(xiàn)，在減負(fù)荷的過程中，油動機的動作是正常的。即問題出在油動機到調(diào)節(jié)閥之間的環(huán)節(jié)上或調(diào)節(jié)閥本身有問題。

為了確定是否調(diào)節(jié)閥的原因，記錄了幾次甩負(fù)荷前后的調(diào)節(jié)閥指令和反饋數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)以下特點。

(1)機組在從高負(fù)荷(300 MW左右)向下減負(fù)荷時，負(fù)荷減的特別慢(但實際設(shè)定的降負(fù)荷速率并不低)。從表1中可看出，調(diào)節(jié)閥指令從80.6降到65.8后，汽機負(fù)荷才下降了20 MW不到。負(fù)荷下降速度明顯低于調(diào)節(jié)閥關(guān)閉速度。

(2)甩負(fù)荷工況都發(fā)生在汽機調(diào)節(jié)閥指令在65左右，閥門輸入在26左右，閥門反饋在46左右，負(fù)荷280 MW上下的情況；甩負(fù)荷后，汽機調(diào)節(jié)閥指令、閥門輸入、閥門反饋基本沒有變化，只是負(fù)荷降到了200 MW。

表1 #1機組甩負(fù)荷前后部分參數(shù)

因此可以判斷調(diào)節(jié)閥反饋和負(fù)荷不對應(yīng)。

造成負(fù)荷突降的原因是減負(fù)荷關(guān)門指令傳遞不到個別油動機。很可能在開始減負(fù)荷的時候，某個或某幾個調(diào)節(jié)閥根本沒有響應(yīng)及時，導(dǎo)致實際減負(fù)荷的速度異常緩慢，而在調(diào)節(jié)閥指令在65左右時，未正常動作的調(diào)節(jié)閥突然關(guān)到該指令對應(yīng)的正常位置，致使發(fā)生負(fù)荷突降；有時負(fù)荷從300 MW減下來時又一切正常，并不發(fā)生甩負(fù)荷現(xiàn)象。

另外，還發(fā)現(xiàn)異常甩負(fù)荷的前提是機組曾帶過高負(fù)荷，且負(fù)荷中心的調(diào)節(jié)閥指令超過了80。

故判斷當(dāng)負(fù)荷指令超過80以后，個別調(diào)節(jié)閥有可能卡澀在高位。即調(diào)節(jié)閥在相對過開后，剛開始減負(fù)荷時沒有真正關(guān)小，而是在指令降到65左右的時候，突然關(guān)閉到相應(yīng)位置。

為了驗證判斷，又做了2次負(fù)荷變動試驗(先將負(fù)荷加到300 MW,然后將負(fù)荷減到200 MW)，第1次加負(fù)荷時讓LDC上的負(fù)荷指令超過81，在減負(fù)荷時出現(xiàn)了調(diào)節(jié)閥位置顯示與負(fù)荷不對應(yīng)的現(xiàn)象(即調(diào)節(jié)閥指令反饋顯著的小于當(dāng)時負(fù)荷應(yīng)該對應(yīng)的調(diào)節(jié)閥開度)，并且在LDC上調(diào)節(jié)閥指令65.05，負(fù)荷278 MW時甩了負(fù)荷。另外一次試驗也讓負(fù)荷到了300 MW，但手動控制LCD上的調(diào)節(jié)閥指令不超過79，在減負(fù)荷過程中，參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系正常，也沒有發(fā)生突甩負(fù)荷的情況。

3 處理措施及效果

經(jīng)過上述判斷與試驗，雖不能確定哪個調(diào)節(jié)閥有突關(guān)現(xiàn)象，但可以制定一個切實可行的防止突甩負(fù)荷的應(yīng)急對策。其中最關(guān)鍵的一點就是將LDC的調(diào)節(jié)閥指令控制在79以下，以避免調(diào)節(jié)閥相對過開。熱工定值改指令最大值設(shè)為78(在LCD調(diào)節(jié)閥指令到78以后，高壓調(diào)節(jié)閥指令就不能增加，且通過試驗證明此措施不影響機組帶滿負(fù)荷)。在設(shè)定調(diào)節(jié)閥指令的上限后，再也沒有發(fā)生類似的甩負(fù)荷故障了，減輕了運行人員的壓力和工作量，保證了機組安全運行。

當(dāng)然，這只是應(yīng)急措施，徹底消除隱患，還待停機后處理調(diào)節(jié)閥卡澀缺陷。后在停機檢修中發(fā)現(xiàn)，#2高壓調(diào)節(jié)閥門桿上部一螺栓已壞，導(dǎo)致其預(yù)留的間隙變大，使調(diào)節(jié)閥在相對過開后開始減負(fù)荷時不能關(guān)小，而在減到一定程度后，彈簧壓力與油壓力之差可以克服該阻力時，調(diào)節(jié)閥突然關(guān)到位。

4 結(jié)束語

汽輪機調(diào)節(jié)閥卡澀在機組運行中的出現(xiàn)，給運行人員的監(jiān)盤、操作帶來不便，也給機組安全運行帶來隱患。本文的分析和應(yīng)急措施，可作為同類型機組碰到類似情況時的參考。

[1]唐武，李琨，耿萬東,等.東汽300 MW汽輪機負(fù)荷突降事故分析及處理[J].河北電力技術(shù)，2012(6):31-32.

[2]田豐.C50型汽輪機負(fù)荷突降故障原因分析及處理[J].能源工程，2004(3)：49-51.

[3]王俊啟，付晨鵬.東汽300 MW汽輪機負(fù)荷突降事故分析及處理[J].河南電力，1998(4)：13-15.

(本文責(zé)編：齊琳)

2016-12-07；

2017-01-20

TK 263

B

1674-1951(2017)03-0042-02

龔利(1978—)，男，湖北武漢人，助理工程師，從事集控運行方面的工作(E-mail:35374381@qq.com)。

孫改玲(1977—)，女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，從事集控運行及相關(guān)方面的工作。