125MW機(jī)組掉閘原因分析與處理措施

徐進(jìn)

摘 要：對(duì)大唐保定熱電廠9號(hào)機(jī)組掉閘故障進(jìn)行排查分析，認(rèn)為透平安全油系統(tǒng)部件出現(xiàn)問題使安全油壓下降，隔膜閥打開是導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的主要原因。對(duì)透平安全油系統(tǒng)各部件進(jìn)行排查并提出解決方案與建議。

關(guān)鍵詞：電廠;液壓;透平安全油系統(tǒng);危急遮斷器

1.概述

大唐保定熱電廠9號(hào)機(jī)組為CC100-8.83/0.981/0.196型單軸雙缸兩排汽、高壓、反動(dòng)式、100MW雙抽汽凝汽式機(jī)組。高中壓部分采用了西屋公司先進(jìn)的反動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)，高中壓轉(zhuǎn)子為整鍛式，低壓轉(zhuǎn)子為焊接式，高中壓合缸、電液調(diào)節(jié)等方式。低壓部分采用對(duì)稱分流結(jié)構(gòu)，通流部分采用先進(jìn)的三元流設(shè)計(jì)技術(shù)，帶有雙排氣口。并且?guī)в锌烧{(diào)整工業(yè)負(fù)荷和供暖負(fù)荷兩個(gè)抽汽口。汽輪機(jī)調(diào)整系統(tǒng)形式為DEH-ⅢA型數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。危急保安器為飛錘式，危急遮斷動(dòng)作轉(zhuǎn)速為3300rpm-3360rpm。

機(jī)組的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)以隔膜閥為界分為調(diào)節(jié)系統(tǒng)與透平安全油系統(tǒng)。透平安全油系統(tǒng)可通過操作危急遮斷滑閥與試驗(yàn)滑閥來改變危急遮斷油路從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組掛閘、充油試驗(yàn)與手動(dòng)停機(jī)的目的。透平安全油系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)可防止超速，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，是汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的中樞。

2.透平安全油系統(tǒng)工作原理與發(fā)現(xiàn)的問題

危急保安器的重心與轉(zhuǎn)子的幾何中心偏置，并通過壓縮彈簧固定在橫向的小孔中。正常運(yùn)行時(shí)危急遮斷器受到的彈簧約束力大于其受到的離心力。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速急劇升高時(shí)，危急保安器受到的離心力F增大，當(dāng)離心力大于彈簧的約束力f時(shí)危急保安器飛出，觸動(dòng)扳機(jī)，使危急遮斷滑閥右移打開透平安全油的泄油通道。隔膜閥上油壓消失，隔膜閥打開并卸去EH安全油，導(dǎo)致主汽門和和調(diào)速汽門關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。

2012年07月05日04時(shí)27分，該機(jī)組正常運(yùn)行，負(fù)荷69MW，工業(yè)抽汽50t/h，自動(dòng)主汽門突然關(guān)閉，機(jī)組跳閘。發(fā)變組保護(hù)屏報(bào)“逆功率保護(hù)動(dòng)作”。檢查發(fā)電機(jī)系統(tǒng)無異常后，于06：30機(jī)組掛閘，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至2900rpm，主汽門再次關(guān)閉，汽機(jī)掉閘，“遮斷2通道”燈亮，此時(shí)懷疑隔膜閥或危急保安器處可能存在問題。07：48安排專人就地監(jiān)視隔膜閥上部油壓，進(jìn)行第二次沖轉(zhuǎn)，當(dāng)升速至2546rpm時(shí)，透平安全油壓由0.70Mpa快速下降至0，同時(shí)主汽門關(guān)閉，機(jī)組掉閘。分析故障現(xiàn)象決定對(duì)透平安全油系統(tǒng)徹底檢查。

3.透平安全油系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題與分析

圖1 危急遮斷滑閥與試驗(yàn)滑閥示意圖

按照兩次沖轉(zhuǎn)掉閘現(xiàn)象的分析，分別對(duì)沖油試驗(yàn)門、危急保安器壓縮彈簧、危急遮斷滑閥、高壓油泵出口溢油閥和透平安全油溢油閥等部件進(jìn)行排查。

3.1充油試驗(yàn)門

設(shè)置充油試驗(yàn)門的目的是為了在機(jī)組正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行充油試驗(yàn)，檢查危急保安器活動(dòng)是否靈活。正常試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先將試驗(yàn)手柄扳至“試驗(yàn)”位置，在這種情況下充油試驗(yàn)滑閥會(huì)右移，封住透平安全油主油路。此時(shí)打開充油試驗(yàn)閥，從主油泵來的高壓油以很高的速度沖進(jìn)危急保安器所在的腔室，使危急保安器克服壓縮彈簧的作用而出擊，觸動(dòng)扳機(jī)后危急遮斷滑閥打開泄走透平安全油。由于二級(jí)節(jié)流孔的作用，流道橫截面積變小，而流體體積流量不變，所以流速增大。

機(jī)組運(yùn)行時(shí)試驗(yàn)手柄位于“正常”位置，透平安全油主油路處于打開狀態(tài)，此時(shí)如果開啟充油試驗(yàn)門或者充油試驗(yàn)門不嚴(yán)，危急保安器出擊會(huì)將安全油主油壓泄去，造成機(jī)組停機(jī)。

解體沖油試驗(yàn)門門后至沖油噴嘴的油管接頭并檢查沖油試驗(yàn)門。經(jīng)觀察，當(dāng)沖油試驗(yàn)門關(guān)閉后油管接頭處無油液流出，證明沖油試驗(yàn)門嚴(yán)密性良好，所以排除了因該門不嚴(yán)致使危急保安器出擊導(dǎo)致停機(jī)的可能。

3.2危急保安器壓縮彈簧

危急保安器依靠壓縮彈簧固定在軸上橫向的小孔內(nèi)，正常運(yùn)行時(shí)危急保安器受到離心力F

式中 ? ——危急保安器的質(zhì)量;

——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度;

——危急保安器中心與轉(zhuǎn)子幾何中心的相對(duì)距離。

危急保安器受到彈簧的約束力f大于其受到的離心力F，危急保安器不會(huì)動(dòng)作;當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高使離心力F大于彈簧的約束力f時(shí)，危急保安器會(huì)在離心力作用下出擊使機(jī)組停機(jī)。

揭開前箱觀察危急保安器處于正常位置，拆開后檢查壓縮彈簧完好無裂紋，彈性正常，且與備件彈簧的尺寸、彈性一致。

3.3危急遮斷滑閥

機(jī)組掛閘時(shí)應(yīng)先把復(fù)位遮斷手柄扳至“復(fù)位”位置，此時(shí)危急遮斷滑閥在連桿與扳機(jī)的作用下向左移動(dòng)，關(guān)閉透平安全油的泄油通路并建立隔膜閥上安全油壓。如果滑閥的閥碟接觸面不嚴(yán)會(huì)造成透平安全油壓降低。

機(jī)組檢修后經(jīng)過多次啟停，危急遮斷滑閥經(jīng)過多次掛閘/遮斷動(dòng)作，滑閥與閥套配合間隙增大后將形成滲油，造成透平安全油壓有一定程度下降;滑閥的閥口經(jīng)過多次擠壓，也可能發(fā)生輕微的變形，也會(huì)造成透平安全油壓降低。上述因素共同作用使危急遮斷滑閥繼續(xù)保持在運(yùn)行位置時(shí)所需的安全油壓力增大。所以，在安全油系統(tǒng)泄漏量的增大的情況下，就需要相應(yīng)提高透平安全油的壓力，才能使危急遮斷滑閥可靠地保持在運(yùn)行位置。

圖2 危急遮斷滑閥示意圖

3.4高壓油泵出口溢油閥

機(jī)組啟動(dòng)時(shí)安全油壓由高壓油泵供給，高壓油泵出口溢流閥的作用是調(diào)節(jié)從高壓油泵出口而來的安全油壓力，避免系統(tǒng)壓力過高。調(diào)整范圍為1.0-1.6Mpa，過量的壓力釋放回主油箱。

在機(jī)組掛閘狀態(tài)下檢查高壓油泵出口溢油閥情況。調(diào)整溢油閥使高壓油泵出口壓力在1.1Mpa至1.6Mpa之間變化，透平安全油壓保持在0.70Mpa不變。判斷高壓油泵出口溢油閥活動(dòng)正常。

3.5透平安全油溢油閥

兩只安全油溢油閥串聯(lián)在安全油管道上，可以對(duì)入口壓力變化做出響應(yīng)。壓力變化通過檢測(cè)孔進(jìn)入閥體并作用于閥膜下方。當(dāng)壓力增大到超過彈簧設(shè)定值時(shí)閥膜壓力克服彈簧壓力，使閥塞離開閥芯。經(jīng)過閥門的流量管道打開，并釋放過量的壓力。當(dāng)入口壓力回落到正常值時(shí)閥門恢復(fù)到關(guān)閉位置。

圖3 安全油溢油閥原理圖

揭開前箱時(shí)發(fā)現(xiàn)溢油閥溢油量很大，判斷溢油閥已經(jīng)失效。拆下進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)前箱內(nèi)的低壓力溢油閥彈簧斷成三截，閥芯、膜片完好，確定溢油閥失效為導(dǎo)致此次停機(jī)的主要原因。

4.處理措施與結(jié)果

更換了兩只安全油溢油閥。為避免其動(dòng)作壓力與危急遮斷動(dòng)作壓力過于接近，根據(jù)新溢油閥的泄油壓力范圍0.034-1.38Mpa，決定重新整定兩只溢油閥的動(dòng)作壓力。

掛閘后隔膜閥上油壓0.85Mpa，壓緊低位溢油閥，整定高位溢油閥壓力，當(dāng)隔膜閥壓力0.86Mpa時(shí)鎖緊。再次整定低位溢油閥，當(dāng)隔膜閥壓力0.79Mpa時(shí)鎖緊，此時(shí)低位溢油閥有明顯溢油。兩只溢油閥壓力整定完畢后將高壓油泵出口壓力從1.6Mpa調(diào)整至1.2Mpa，再觀察低位溢油閥仍有溢油現(xiàn)象，為保證機(jī)組安全運(yùn)行，決定調(diào)高低位溢油閥油壓至0.83Mpa，調(diào)整后溢油明顯減少。重新掛閘后隔膜閥上壓力0.84Mpa。

為保證機(jī)組安全運(yùn)行，此次工作中確定了危急遮斷滑閥動(dòng)作值。第1次安全油壓降低至0.64Mpa時(shí)機(jī)組遮斷，第2次和第3次均為0.65Mpa時(shí)機(jī)組遮斷。從而得出危急遮斷安全油壓動(dòng)作值為0.65Mpa。

啟動(dòng)試驗(yàn)表明就地掛閘、遠(yuǎn)方打閘、就地遮斷均正常，將轉(zhuǎn)速提升至3209rpm后危急遮斷裝置無動(dòng)作。證明機(jī)組易掉閘現(xiàn)象已消除。

5.建議

（1）日常維護(hù)中應(yīng)堅(jiān)持濾油。長(zhǎng)期運(yùn)行的潤(rùn)滑油中酸值升高會(huì)造成金屬管道的腐蝕的機(jī)械部件的銹蝕;含水量升高會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油低溫流動(dòng)性變差，破壞油膜，影響潤(rùn)滑效果[1]。

（2）運(yùn)行監(jiān)控中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)透平安全油壓力波動(dòng)的監(jiān)視。由于機(jī)組經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，安全油系統(tǒng)各部件性能發(fā)生變化，危急遮斷安全油壓動(dòng)作值也會(huì)改變。可將隔膜閥上的透平安全油壓力模擬量信號(hào)引入DCS畫面，便于監(jiān)視和分析。

（3）維護(hù)人員應(yīng)理解檢修工藝中各數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確含義，綜合考慮檢修工藝與設(shè)備實(shí)際情況，加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，提高對(duì)透平安全油壓力的重視程度。當(dāng)機(jī)組透平安全油壓力出現(xiàn)變化時(shí)，及時(shí)聯(lián)系相關(guān)人員進(jìn)行分析、處理，避免非停事件的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]王亞梅，王興國(guó)，梁潔.汽動(dòng)給水泵潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水原因分析及處理，河北電力技術(shù)，2013（4）.