汽輪機(jī)組啟機(jī)異常的分析及處理

葉喜太

(大慶油田建設(shè)集團(tuán)油建公司，黑龍江大慶163000)

蘇家屯金山電廠雙抽凝汽式汽輪機(jī)組在首次啟動(dòng)過(guò)程中，總是出現(xiàn)主汽門動(dòng)作過(guò)程不對(duì)或者主汽門的狀態(tài)異常等現(xiàn)象。另外，機(jī)組在整套啟動(dòng)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)掛閘異常或者掛不上閘等現(xiàn)象。因此，為了保證該機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文根據(jù)DEH原理和保安油路的結(jié)構(gòu)［1］，檢查了汽門油動(dòng)機(jī)、DEH控制組件接線、汽門電磁閥及機(jī)械部分，提出了解決方案。

1 調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)工作原理

蘇家屯金山電廠雙抽凝汽式汽輪機(jī)組的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)可分為高壓調(diào)節(jié)抗燃油系統(tǒng)(14MPa)和低壓保安透平油系統(tǒng)(1.96 MPa)。機(jī)組配汽系統(tǒng)有2個(gè)高壓主汽門、2個(gè)中壓主汽門、4個(gè)高壓調(diào)速汽門、2個(gè)中壓調(diào)速汽門、1個(gè)低壓調(diào)速汽門及2個(gè)抽汽碟閥［2］。該系統(tǒng)除了ABB公司的DI卡件、DO卡件、AI卡件、AO卡件之外，主要由IMHSS03模件構(gòu)成，DI卡件即數(shù)字量輸入卡件，主要負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種狀態(tài)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)，以利于編程控制，這些狀態(tài)信號(hào)包括門的開狀態(tài)或者關(guān)狀態(tài)、電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)或者停止?fàn)顟B(tài)等;DO卡件即數(shù)字量輸出卡件，主要負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備發(fā)出指令，如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)指令或者停止指令，閥門的開啟指令或者停止指令等;AI卡件即模擬量輸入卡件，主要負(fù)責(zé)把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的行程狀態(tài)等信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)識(shí)別的語(yǔ)言，即4～20 mA的信號(hào)，這些信號(hào)包括調(diào)節(jié)閥門的開度反饋等;AO卡件即模擬量輸出卡件，主要負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)出具體的行程指令，如調(diào)節(jié)閥門的具體開度，使閥門停止在0%～100%的任意開度等。系統(tǒng)主要由這4種類型的卡件組成，還有一些可以完成特殊功能的卡件，但都屬于上述4種類型之中，只不過(guò)是功能更為細(xì)化而已。

除了上述的卡件之外，DEH系統(tǒng)還包括一種特殊的卡件，用于控制汽輪機(jī)的油動(dòng)機(jī)工作，即HSS模件，該模件把MFP模件與伺服閥連接起來(lái)，并由MFP提供燃料閥或汽機(jī)主汽門的位置控制，汽輪機(jī)汽門的位置主要是通過(guò)LVDT實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)油動(dòng)機(jī)移動(dòng)時(shí)，與它相關(guān)聯(lián)的變壓器鐵芯也會(huì)隨著移動(dòng)，這就會(huì)在LVDT副邊產(chǎn)生一個(gè)正比于位置的差動(dòng)電壓，進(jìn)而使LVDT副邊的解調(diào)器能夠?qū)τ蛣?dòng)機(jī)的移動(dòng)產(chǎn)生響應(yīng)。由于LVDT副邊是線性的，因此在變壓器副邊產(chǎn)生的電壓與汽門的滿量程相適應(yīng)［3－4］，它的最大或最小差動(dòng)電壓代表了閥的全開或全關(guān)。也就是說(shuō)，必須把LVDT調(diào)整在線性范圍內(nèi)，并且保證動(dòng)作方向與汽門的動(dòng)作方向一致，這樣才能保證汽輪機(jī)組汽門的精準(zhǔn)控制，提高汽輪機(jī)的穩(wěn)定性。

2 主汽門異常處理

在汽輪機(jī)組的DEH閥門實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主汽門的具體動(dòng)作過(guò)程如下:在DEH操作盤上按下“掛閘”按鈕，汽輪機(jī)就地完成掛閘任務(wù)之后(建立薄膜閥油壓)，在沒(méi)有點(diǎn)擊“運(yùn)行”按鈕之前，2個(gè)高壓主汽門和2個(gè)中壓主汽門處于關(guān)閉狀態(tài)，由于4個(gè)主汽門的開啟電磁閥在完成掛閘以后處于帶電狀態(tài)的，只有點(diǎn)擊“運(yùn)行”按鈕之后，4個(gè)電磁閥才失電，這時(shí)4個(gè)主汽門才會(huì)開啟，而在本臺(tái)機(jī)組的試驗(yàn)過(guò)程中，在汽輪機(jī)掛閘以后，沒(méi)有點(diǎn)擊“運(yùn)行”按鈕時(shí)之前，2個(gè)中壓主汽門自動(dòng)開啟。經(jīng)分析，造成此種現(xiàn)象的原因主要有:開啟電磁閥是否存在異常;DEH模件是否正常;DCS控制柜接線是否存在錯(cuò)誤或者異常;DEH模件內(nèi)部跳線是否存在異常等［5－6］。因此，首先檢查2個(gè)中壓主汽門的開啟電磁閥是否完全正確，電磁閥是否能正常帶電和正常失電，在保證這些均沒(méi)有異常的情況下，再對(duì)DEH機(jī)柜的HSS模件進(jìn)行檢查，對(duì)其外部接線的順序以及內(nèi)部板件的跳線、各管角的電壓、電流等進(jìn)行詳細(xì)檢查，每個(gè)油動(dòng)機(jī)的接線如圖1所示。每個(gè)MOOG閥的HSS模件的跳線如圖2所示。

在對(duì)模件內(nèi)部跳線檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)機(jī)柜HSS模件的內(nèi)部跳線有錯(cuò)誤，與跳線原理圖存在不一致現(xiàn)象，共有3個(gè)錯(cuò)誤:1)在J21的組件中，把端子2和端子3用短接片連接，造成電路分支的錯(cuò)誤;2)在J27的組件中，端子2和端子3的短接片存在損壞現(xiàn)象，不能完成短接功能;3)在J14的組件中，把端子3和端子4短接在一起了，損壞了電路原有的功能，造成在掛閘時(shí)2個(gè)中壓主汽門的開啟電磁閥不帶電，所以會(huì)出現(xiàn)掛閘以后中壓主汽門自動(dòng)開啟現(xiàn)象，對(duì)其進(jìn)行更正后再次進(jìn)行閥門試驗(yàn)，沒(méi)有異常現(xiàn)象發(fā)生。

圖1 油動(dòng)機(jī)接線示意圖

圖2 HSS模件的跳線示意圖

3 掛閘異常的分析及處理措施

該類型機(jī)組的掛閘過(guò)程如下:在DEH操作盤上按下“掛閘”按鈕，復(fù)位試驗(yàn)閥組將潤(rùn)滑油引入危急遮斷裝置活塞側(cè)腔室，活塞上行到上止點(diǎn)，使危急遮斷器裝置的滑閥復(fù)位，通過(guò)危急遮斷裝置的杠桿將遮斷隔離閥組的機(jī)械遮斷閥復(fù)位，完成危機(jī)遮斷裝置的滑閥復(fù)位，接通高壓保安油的進(jìn)油同時(shí)將高壓保安油的排油口封住，建立高壓保安油。將掛閘電磁閥帶電10 s左右，薄膜閥壓下，建立AST油壓，當(dāng)壓力開關(guān)組件中的三取二壓力開關(guān)檢測(cè)到AST油壓已建立后，向DEH發(fā)出信號(hào)，DEH判斷掛閘過(guò)程完成。本臺(tái)機(jī)組在進(jìn)行首次啟機(jī)過(guò)程中，當(dāng)DEH操作盤按下“掛閘”按鈕之后，汽輪機(jī)組就地不能完成掛閘任務(wù)，具體現(xiàn)象:薄膜閥壓下以后，AST油壓不能正常建立，大約5 s左右薄膜閥抬起，DEH操作盤上顯示掛閘失敗。對(duì)整個(gè)掛閘過(guò)程進(jìn)行深入細(xì)致的分析后，造成此種現(xiàn)象的原因有:掛閘電磁閥是否正常;AST電磁閥是否正常;保安油路是否存在泄油現(xiàn)象;危急遮斷器試驗(yàn)閥組是否存在異常;薄膜閥及其機(jī)械部分是否存在異常;主汽門及其本身結(jié)構(gòu)是否存在異常等。如果掛閘電磁閥不正常，就會(huì)導(dǎo)致不能正常建立薄膜閥油壓;如果AST電磁閥不正常，就會(huì)導(dǎo)致掛閘油壓建立不起來(lái)或者機(jī)組根本掛不了閘;如果保安油路存在泄油現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致保安油壓不能保持住，即使機(jī)組的低壓組件完成掛閘任務(wù)，也會(huì)因?yàn)闊o(wú)法保持油壓而導(dǎo)致高壓部分掛閘失敗;如果危急遮斷器試驗(yàn)閥組存在異常，就會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)組不能正常復(fù)位，根本無(wú)法完成掛閘任務(wù);如果薄膜閥及其機(jī)械部分存在異常，那么就會(huì)影響薄膜閥油壓的建立，也就是掛閘的第一步就失敗了;如果主汽門及其本身結(jié)構(gòu)存在異常，會(huì)導(dǎo)致EH油壓降低的現(xiàn)象，也就是EH油母管油壓不能滿足正常工作需要，當(dāng)然也就無(wú)法完成掛閘任務(wù)了［7－8］。

3.1 低壓組件異常及分析

首先確認(rèn)點(diǎn)擊“掛閘”按鈕以后，掛閘電磁閥能否正常帶電、失電，4個(gè)AST電磁閥能否正常帶電，檢查確認(rèn)均沒(méi)有問(wèn)題。在DEH操作盤點(diǎn)擊“掛閘”按鈕以后，掛閘電磁閥帶電10 s左右，掛閘油壓瞬間下降，保安油壓建立，等掛閘電磁閥失電后，掛閘油壓恢復(fù)正常，保安油壓不變，這說(shuō)明低壓側(cè)已經(jīng)完成掛閘。但是，AST油壓不能建立，在DEH邏輯中，掛閘是否成功，取決于3個(gè)AST油壓開關(guān)。當(dāng)AST油壓建立以后，DEH認(rèn)為掛閘成功，現(xiàn)在高壓側(cè)保持不住油壓，說(shuō)明肯定有泄油的出口，造成泄油的原因可能有:危急遮斷器滑閥的K面不符合工藝要求，導(dǎo)致保持不住油壓;前箱里油路的3個(gè)節(jié)流孔尺寸有問(wèn)題，保持不住油壓;AST電磁閥堵塞;薄膜閥的機(jī)械部分有問(wèn)題。打開前箱檢查危急遮斷器滑閥及節(jié)流孔，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的清潔處理，確保危急遮斷裝置正常工作。

圖3 中壓主汽門的控制原理

3.2 高壓組件泄油及分析

在確保機(jī)組的低壓側(cè)完成掛閘任務(wù)之后，對(duì)AST電磁閥進(jìn)行清潔，保證油路的各個(gè)組件沒(méi)有堵塞，如果問(wèn)題仍然存在，就說(shuō)明高壓部分存在泄油現(xiàn)象，可以采用排除法找到泄油點(diǎn)。具體方案:首先把2個(gè)高主門強(qiáng)制關(guān)閉，觀察掛閘過(guò)程，看薄膜閥壓下以后AST油壓能否正常建立，從而可以判斷是什么部件在掛閘以后泄油;再依次試驗(yàn)中主門、高調(diào)門和中調(diào)門，這樣才能找到造成油壓泄走的真正原因，以這種方案為指導(dǎo)，在強(qiáng)制中主門關(guān)閉的情況下發(fā)現(xiàn)一切正常，低壓側(cè)和高壓側(cè)均能建立油壓，掛閘過(guò)程正常，于是對(duì)中壓主汽門進(jìn)行詳細(xì)的分析診斷，中壓主汽門的控制原理如圖3所示。

從圖3可以看出，保安油路有問(wèn)題，2個(gè)中壓主汽門保安油管的逆止門(隔絕閥)不能關(guān)閉，使保安油都從這里泄漏，形成油循環(huán)，因此不會(huì)建立AST油壓，不會(huì)掛閘成功的。造成此現(xiàn)象的主要原因:廠家在做油循環(huán)打壓時(shí)，為了保證油路暢通且能夠加速循環(huán)而采取通用的辦法，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，沒(méi)能及時(shí)恢復(fù)，所以導(dǎo)致該現(xiàn)象的發(fā)生;保安油管的逆止門有異物或逆止門不能正常工作，會(huì)導(dǎo)致高壓組件泄油。如果是第一種情況，恢復(fù)汽門油循環(huán)打壓前的狀態(tài)即可;如果不是這個(gè)原因，就必須對(duì)逆止門進(jìn)行調(diào)整，對(duì)節(jié)流孔進(jìn)行清潔，如果逆止門損壞的話，就必須更換新的逆止門，這樣就可以正常掛閘，保證機(jī)組能夠順利運(yùn)行。

4 結(jié)論

1)在汽輪機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)生主汽門狀態(tài)異常或汽門不能正常開啟等故障時(shí)，首先檢查汽門油動(dòng)機(jī)的接線是否正確，然后檢查對(duì)應(yīng)DEH控制組件的內(nèi)部接線、跳線是否正確，檢查汽門電磁閥及機(jī)械部分是否存在異常。

2)若機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生掛閘異常等故障，應(yīng)該對(duì)調(diào)節(jié)保安油系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)檢查，同時(shí)分析低壓組件及高壓組件是否完成掛閘任務(wù)。

3)運(yùn)行人員必須熟練掌握DEH原理以及油動(dòng)機(jī)的工作方式和原理，才能夠處理啟機(jī)過(guò)程和運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的任何故障，保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4)對(duì)調(diào)節(jié)保安油系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，注意觀察薄膜閥油壓和AST電磁閥等是否正常，同時(shí)注意油系統(tǒng)中一些逆止門是否正常工作。

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