江蘇電網1000 MW 超超臨界機組可靠性分析

蒯狄正

(江蘇省電力公司電機工程學會,江蘇南京 210024)

自2007年12 月6 日國電泰州發電廠1 號1000 MW 機組正式投產以來，到2013年12 月31 日，江蘇電網共有15 臺百萬千瓦等級超超臨界燃煤發電機組投入運行。

1 1000 MW 機組裝機情況

江蘇1000 MW 燃煤發電機組主機配置如表1 所示。百萬千瓦級的燃煤發電機組在電網總裝機容量中所占的比重越來越大，截至2013年底，江蘇全省統調裝機容量為7 833.26 萬kW，其中火電機組為7 266.04萬kW，百萬千瓦級燃煤機組的裝機容量占總裝機容量的19.15%，占火電裝機容量的20.64%，其運行可靠性的高低直接影響到江蘇電網的安全穩定運行。

表1 江蘇1000 MW 燃煤發電機組主機配置

2 機組異常停運統計

2013年全年，江蘇1000 MW 等級超超臨界燃煤發電機組共發生非正常停運25 次，平均每臺機組1.67次。引發異常停運的原因按專業劃分如表2 所示。其中鍋爐原因引起的異常停運10 次，占異常停運總數的40%，因熱控原因引起的異常停運9 次，占總數的36%；汽機原因引起的異常停運6 次，占總數的24%，但未發生電氣原因引起的異常停運。

表2 1000 MW 級燃煤機組異常停運原因統計

按百萬千瓦級機組異常停運發生的季節統計，異常停運主要發生在第二季度和第三季度，分別為7 次和8 次，2013年第四季度發生異常停運7 次，主要是因為當年新投產機組在第四季度發生了4 次非停。

表3 1000 MW 機組異常停運按發生季節統計

按照單臺機組2013年全年發生異常停運次數統計，1 臺機組發生6 次異常停運，1 臺機組發生5 次異常停運，2 臺機組發生3 次異常停運，1 臺機組發生2次異常停運，6 臺機組發生1 次異常停運。另外4 臺機組未發生異常停運。發生異常停運次數最多的4 臺機組全年累計異常停運14 次，占15 臺百萬千瓦級機組2013年異常停運總數的56%。按照單臺機組發生異常停運次數的統計如表4 所示。

表4 按照單臺機組發生異常停運次數的統計

3 異常停運分析

3.1 鍋爐原因引起的停運分析

（1）爐管泄漏引起6 次異常停運中，有2 次是因水冷壁磨損引起的泄漏，3 次是因水冷壁焊縫缺陷引起的泄漏，1 次是因低溫過熱器焊縫缺陷引起的泄漏。可見鍋爐四管爆漏仍是導致百萬千瓦級機組異常停運的主要因素[1]，進一步抓好鍋爐四管的防磨防爆工作仍然是減少百萬千瓦級燃煤發電機組異常停運和提高設備可靠性的工作重點。

（2）設備故障引起的3 次異常停運中，1 次是因送風機動葉調節系統故障引起，2 次是因撈渣機故障，鍋爐無法排渣引起。其中1 次是因撈渣機鏈條連接銷斷裂，1 次是因撈渣機被爐膛掉落的大焦塊卡死。

送風機動葉調節系統出現問題的主要原因是目前動調風機轉子與動調系統無法進行現場檢修，通常都采取返廠檢修；檢修單位少、部分檢修單位檢修質量控制體系運行不正常，存在漏檢漏修的問題。今后應加強動葉可調軸流風機檢修過程控制與檢修質量驗收，防止出現漏檢漏修狀況。撈渣機鏈條連接銷斷裂，原因為鏈條連接銷材質抗疲勞性能較差，存在質量缺陷。撈渣機卡澀，主要是爐膛結焦引起。由于降低發電燃料成本的需要，大部分電廠都采取了摻燒劣質煤的方法，導致大量易結焦煤種進入爐膛燃燒，結焦現象較為普遍；此外，結焦還與燃燒設備及系統設計布置不當和運行調整和巡檢看火不及時有一定關系。今后一方面要嚴控鍋爐輔助設備質量，另一方面要結合鍋爐特點進行配煤，從源頭上減少結焦，此外還要加強運行調整和監視，發現結焦及時予以清除。

（3）運行操作原因引起的異常停運1 次。機組運行時鍋爐出口主蒸汽溫度偏低，運行人員擬通過調整分離器出口蒸汽溫度來提高主蒸汽溫度，調整操作過程不當導致水冷壁出口溫度超過高二值，機組跳閘。今后需加強運行人員技能培訓，增強參數監控的責任心，熟悉事故處理的方法，杜絕相反方向地調節。

3.2 汽機原因引起的停運分析

3.2.1 軸承振動

在4 次振動大引起的異常停運中，1 次是因為機組大修期間汽封間隙調整偏小導致機組啟動時發生碰摩引起的軸承振動大跳閘。今后機組大修進行汽封間隙調整時，不應片面追求經濟性，將間隙調得過小，還應兼顧安全性。另外3 次停運均是機組的1 號軸瓦振動大引起。第一次停運后，經測試分析，發現振動存在低頻分量，振動原因診斷為軸瓦油膜失穩，因該地區負荷偏緊一直未能處理，此后又重復發生2 次因同樣原因的異常停運事件。在異常停運原因查明后，要盡可能及時安排停機處理，不能心存僥幸，帶病運行，以免重復發生此類情況，造成更大的損失。

3.2.2 蒸汽泄漏

某1000 MW 超超臨界機組因中壓調門螺栓斷裂，引發中壓調門嚴重漏氣，機組緊急停運。中壓調門螺栓材質為IN783 低膨脹高溫合金，失效的6 只螺栓均斷裂在螺栓腰部，而非螺紋齒根部，且在失效螺栓的斷口附近均發現從螺栓加熱孔內壁向外表面存在擴展的沿晶裂紋，說明螺栓斷裂與螺栓裝配或拆卸時螺栓孔內壁不當加熱有關。今后應加強檢修人員的資質審核和檢修工藝的控制。

3.2.3 油路故障

油路故障1 次則是中調門因控制油路故障自行關閉導致負荷指令和實際值偏差過大，觸發機組甩負荷。

3.3 熱控原因引起的停運分析

3.3.1 熱工設備故障

熱工設備故障引起的3 次異常停運中，1 次是因一次風機反饋齒條與反饋連桿之間的連接軸承損壞，造成動葉開度反饋異常，動葉迅速全開，電機超電流跳閘，另一臺風機出力未能及時增大，鍋爐主燃料中斷保護動作。今后在設備巡檢時除了對主設備進行檢查外，還要加強對相關的附屬設備進行檢查，以便發現問題能及時處理。而2 次是因熱控卡件異常引起。某廠汽輪機1 號中壓主汽門、2 號高壓主汽門、2 號中壓主汽門、1 號高壓主汽門先后從100%開度緩慢下降至70%左右后快速關閉，機組負荷從700 MW 開始下降，由于主汽壓力升高，鍋爐給水泵出力下降，給水流量下降至跳閘值，鍋爐MFT 保護動作。某廠西門子DEH 系統在機組降負荷過程中因汽輪機進汽壓力3個測點間偏差大，在進入DEH 卡件進行壞點剔除時運算異常，導致汽機調門關閉機組跳閘。經過更換卡件以及對DEH 壞點剔除運算邏輯優化后，未再發生此類情況。

3.3.2 設計不合理

某廠ETS 系統中，汽輪機3個遮斷信號集中設計在一塊FDO 卡件上，該卡件故障后3個遮斷信號同時消失，導致機組跳閘。設計時應先將信號引至不同的卡件上，再輔之以三取二邏輯計算，以避免出現保護誤動或拒動。

3.3.3 定值設置不當

因定值設置不當引發自足異常停運1 次。某廠機組負荷400 MW時，給水流量約1090 t/h，低于干濕態轉換設定值1100 t/h，鍋爐給水控制未能轉換為干態控制，由于煤水比失調，導致水冷壁出口溫度高，鍋爐MFT。將干濕轉換定值按機組實際情況調低后此問題解決。熱工定值設定時不能完全一味照搬照抄廠家設計說明，部分定值應結合機組的實際進行相應調整。

3.3.4 快速減負荷功能不完善

因為機組快速減負荷（RB）功能缺陷引起的異常停運2 次。某廠1 臺汽動給水泵跳閘，引起給水流量降低，鍋爐減煤跟不上給水流量降低的速度，煤水比失調，造成汽水分離器出口溫度高，鍋爐MFT 動作。某廠鍋爐給煤機煤塊將皮帶卡塞，手動停C 磨煤機，導致B 磨煤機點火能量不足跳閘，燃料RB 動作。燃料控制指令大幅下降，D 磨煤機的煤量低于40 t/h，造成C 磨煤機，E 磨煤機點火能量不足跳閘，鍋爐全爐膛滅火保護動作。今后應對快速減負荷的自動控制邏輯進行優化，并開展RB 試驗，在設備故障時能自動完成快速減負荷運行，減少快速減負荷過程中的人為干預，避免出現異常停運。

3.3.5 檢修維護

檢修維護中2 次是因熱工人員檢修維護不當引起，其中1 次發生在軟件下裝時，某廠DCS 系統中涉及EH 油泵和潤滑油泵控制的控制器冗余功能退出，處于單DPU 運行狀態。在對該控制器進行軟件增量下裝過程中，導致運行DPU 通信故障并重新啟動。在此過程中，EH 油箱油位信號質量判壞，導致EH 油泵跳閘，引起EH 油母管壓力低跳閘汽輪機。另外1 次發生在強置信號時，某廠一臺一次風機潤滑油接頭密封墊為橡膠墊，老化滲漏，停該一次風機將處理潤滑油接頭墊片更換為紙板墊。在停一次風機時停機狀態顯示錯誤，熱控人員在做強置信號時失誤，誤置另一臺正常運行的一次風機，引起一次風機跳閘，2 臺一次風機全停后，鍋爐MFT 保護動作，機組跳閘。今后應加強檢修維護的過程監護，杜絕因人為失誤引起的機組停運。

4 減少機組異常停運的管理措施

（1）重視基建，消除萌芽。從源頭做起，把好發電設備的設計、制造、施工、調試各環節的質量檢驗和生產準備工作，根據同類型機組異常停運的原因統計和分析，提早采取相應的防范措施，提高設備的制造質量、安裝質量和調試質量，并加強生產人員的技能培訓，提高日常運行水平和事故處理能力，從而提高新投產機組可用系數。

（2）吸取教訓，舉一反三。認真對待機組每次異常停運事件，重點是要查清誘發原因，從技術上、管理上查找漏洞，采取對策，確保不重復發生同類型的異常停運事件。有針對性地認真開展好專項安全檢查工作，特別是對易發生重大事故的部位進行全面排查，杜絕因人為責任而造成的機組異常停運。

（3）重視預防，加強監督。加強鍋爐“四管”管理，周密部署，措施到位，嚴防“四管”爆漏導致停運的發生，四管泄漏是鍋爐故障停運的主要因素，因此，各電廠要進一步健全各級鍋爐運行安全監督管理和金屬監督體系。形成“橫向到邊、縱向到底”的監督網絡，以適應大容量機組新的管理體制的要求。從而提高設備安全可靠性。

（4）加強檢修，修必修好。相關發電企業應結合百萬千瓦級機組的特點，合理安排好檢修計劃，嚴格計劃檢修周期管理，認真執行規范，保證機組檢修質量。進一步加強發電設備日常維修消缺工作，及時消除各類缺陷，如設備缺陷、隱患能在低谷期間消缺處理的，在電網允許的前提下，及時聯系調控中心予以安排消缺，以提高機組健康水平。

5 結束語

百萬千瓦級燃煤發電機組的異常停運不僅會危及電廠和電網的安全穩定運行，異常停運帶來的電量損失、設備修復費用、啟動燃油消耗、設備使用壽命損耗等也會給發電企業造成經濟上的損失。異常停運次數的多寡直接反映了發電企業的技術水平和管理水平。統計分析大機組異常停運的原因和規律，落實有效措施，總結經驗教訓，超前管理和防范，對降低百萬千瓦級機組的異常停運次數，保證電網和電廠的安全穩定運行有著重要的作用。

[1]伍健偉，呂 杰，金光亮，等.1000 MW 機組鍋爐受熱面超溫應用分析及對策[J].東北電力技術，2012，33（9）：18-20.