1000 MW 火電機(jī)組單側(cè)中調(diào)門(mén)突關(guān)的相關(guān)分析

陳智會(huì)，劉 安，史雪理

（徐州華潤(rùn)電力有限公司，江蘇徐州 221100）

0 引言

某電廠(chǎng)5#機(jī)為上海汽輪機(jī)廠(chǎng)制造，N1000-26.25/600/600（T C4F）型超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式、雙背壓、八級(jí)回?zé)岢槠狡啓C(jī)。2 組高、中壓主汽門(mén)、調(diào)門(mén)對(duì)側(cè)布置，全周進(jìn)汽滑壓運(yùn)行方式，數(shù)字電液式調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）控制。

1 事故經(jīng)過(guò)

機(jī)組負(fù)荷670 MW，C#、D#、E#、F#磨煤機(jī)運(yùn)行，總?cè)剂狭?57 t/h，CCS 控制方式，AGC 投入。運(yùn)行人員監(jiān)盤(pán)發(fā)現(xiàn)5#機(jī)實(shí)際負(fù)荷由670 MW 突降至600 MW，高調(diào)門(mén)快速開(kāi)大，A 側(cè)再熱汽壓突降，B 側(cè)再熱汽壓突升且伴隨汽溫?cái)_動(dòng)大，DCS 發(fā)“2#再熱調(diào)門(mén)關(guān)閉”報(bào)警，DEH 發(fā)電磁閥故障、EH 母管油壓低、52#中調(diào)門(mén)閥位異常等報(bào)警。運(yùn)行人員立即排查DEH 畫(huà)面，發(fā)現(xiàn)52#中調(diào)門(mén)關(guān)閉，52#中調(diào)門(mén)閥限自動(dòng)設(shè)至-5%；雖然其1#跳閘電磁閥報(bào)警，但狀態(tài)仍顯示在關(guān)閉狀態(tài)（紅色）；52#EH 油泵電機(jī)電流由25 A 漲至57 A 后逐漸恢復(fù)，EH 油母管壓力突降后恢復(fù)（母管壓力3 個(gè)模擬量最低分別降至10.4 MPa、10.7 MPa、10.7 MPa）。緊急降低機(jī)組負(fù)荷，就地排查EH 油系統(tǒng)無(wú)泄漏并確認(rèn)52#中調(diào)門(mén)就地已關(guān)閉，監(jiān)盤(pán)人員確認(rèn)EH 油箱油位穩(wěn)定、確認(rèn)EH 油壓已回升、檢查小機(jī)出力、大機(jī)振動(dòng)等參數(shù)，聯(lián)系檢修檢查52#中調(diào)門(mén)異常突關(guān)原因（圖1、表1）。

圖1 52#中調(diào)門(mén)突關(guān)后部分參數(shù)變化趨勢(shì)

表1 52#中調(diào)門(mén)關(guān)閉前后重要參數(shù)變化

2 事故分析及要點(diǎn)處理

2.1 異常分析

高、中壓調(diào)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖2 所示，由電磁跳閘閥、插裝閥、伺服閥、油動(dòng)機(jī)等組成。調(diào)門(mén)由油動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，彈簧力關(guān)閉，伺服閥控制調(diào)門(mén)開(kāi)度大小。跳閘閥帶電關(guān)閉（紅色），失電打開(kāi)（綠色），正常運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)復(fù)位后，電磁跳閘閥帶電關(guān)閉，插裝閥上部被高壓油壓縮，也處于關(guān)閉位置，回油通道被截止。

圖2 高、中壓調(diào)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意

負(fù)荷指令通過(guò)負(fù)荷—流量函數(shù)計(jì)算出汽機(jī)總流量指令，流量指令經(jīng)流量—開(kāi)度函數(shù)計(jì)算出高、中壓調(diào)門(mén)的閥位指令并平均分配兩側(cè)高、中壓調(diào)門(mén)，閥位指令與閥位傳感器反饋來(lái)的實(shí)際閥位信號(hào)相疊加，疊加后的電氣信號(hào)送到伺服放大器，而后經(jīng)電液轉(zhuǎn)換將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤盒盘?hào)，油動(dòng)機(jī)再將液壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械信號(hào)，控制調(diào)閥開(kāi)度。調(diào)閥需要開(kāi)大時(shí)，在電液伺服閥內(nèi)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈加上一電壓，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)電磁閥內(nèi)滑塊移動(dòng)，高壓油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下腔，推動(dòng)活塞上移，上腔的油被擠出腔外，帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，開(kāi)大調(diào)門(mén)，同時(shí)彈簧被壓縮。直至閥門(mén)指令與反饋偏差符合要求，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈回歸原位。需要關(guān)小時(shí)，伺服閥控制連通油動(dòng)機(jī)下腔排油，借助閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的彈簧力使活塞下行，關(guān)小調(diào)門(mén)。

正常運(yùn)行時(shí)，中調(diào)門(mén)處于全開(kāi)位置，類(lèi)似于主汽門(mén)油動(dòng)原理，油動(dòng)機(jī)下腔室具有高油壓且處于平衡狀態(tài)，EH 油流靜止。伺服閥、跳閘閥、插裝閥、油動(dòng)機(jī)故障時(shí)均可能導(dǎo)致EH 油泄壓或閥門(mén)異常關(guān)閉，如伺服閥內(nèi)滑塊卡澀異物、跳閘電磁閥線(xiàn)圈燒損、油路堵塞、O 形圈破損等。以前也曾出現(xiàn)高壓主汽門(mén)跳閘閥部分開(kāi)啟致單側(cè)主汽門(mén)突關(guān)、高調(diào)門(mén)伺服閥性能下降或異物堵塞致EH 油壓低跳機(jī)等事故。

經(jīng)熱控人員排查，確認(rèn)此次異常原因?yàn)?2#中調(diào)門(mén)跳閘電磁閥1#線(xiàn)圈中間端子接線(xiàn)斷線(xiàn)，1#跳閘電磁閥失電打開(kāi)，即泄油回路被打通，插裝閥上部油壓被泄，下部高壓油使插裝閥開(kāi)啟，從而導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)活塞下腔的油被泄至回油管路，彈簧力使中調(diào)門(mén)快速關(guān)閉，EH 母管油壓同步下降，EH 油泵電流上升。當(dāng)閥限自動(dòng)設(shè)至低限（-5%）后，伺服閥油路被關(guān)閉，EH 母管油壓回升，EH 油泵電流回落。熱控人員重新對(duì)線(xiàn)圈端子進(jìn)行接線(xiàn)，復(fù)位報(bào)警后，通過(guò)閥限設(shè)置逐漸開(kāi)啟52#中調(diào)閥，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.2 閥限問(wèn)題

查詢(xún)DEH 高、中壓調(diào)閥閥限邏輯可知，正常運(yùn)行時(shí)，閥限跟蹤上限值（105%），保證調(diào)閥開(kāi)啟裕度。當(dāng)滿(mǎn)足以下4 個(gè)條件時(shí)，閥限將自動(dòng)設(shè)至下限（-5%）：①對(duì)應(yīng)調(diào)閥“1#電磁閥關(guān)”；②“對(duì)應(yīng)調(diào)閥2#電磁閥關(guān)”；③“閥位指令與反饋偏差＞5%”；④“EH 油母管壓力＜145 bar（3 取2）”。此次異常出現(xiàn)時(shí)，雖然1#電磁閥出現(xiàn)斷線(xiàn)，但DEH 畫(huà)面顯示其仍在關(guān)閉位置（紅色），因?yàn)镈EH 顯示的的是電磁閥指令狀態(tài)，并非實(shí)際位置反饋；2#電磁閥無(wú)異常，在關(guān)位；52#中調(diào)門(mén)出現(xiàn)關(guān)閉，即閥位反饋與指令偏差大；EH 油母管壓力已低于14.5 MPa（即145 bar），4 個(gè)條件均滿(mǎn)足，閥限自動(dòng)設(shè)定至下限（-5%）。調(diào)閥突關(guān)后，閥限自設(shè)至下限也是對(duì)EH 油壓的一種保護(hù)作用，否則，在跳閘電磁閥缺陷未經(jīng)消除（仍在開(kāi)啟位置）的情況下，伺服閥持續(xù)進(jìn)油，電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壓力油與油箱回油相通時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將導(dǎo)致EH 油壓持續(xù)下跌，威脅機(jī)組安全。

2.3 要點(diǎn)處理

（1）就地：全面排查EH 油系統(tǒng)，查看有無(wú)漏點(diǎn)，若有則及時(shí)隔離故障汽門(mén)進(jìn)油，關(guān)注EH 油箱油位并進(jìn)行補(bǔ)油。

（2）閥限：調(diào)閥突關(guān)，立即檢查對(duì)應(yīng)閥限自動(dòng)設(shè)至下限（-5%），否則手動(dòng)降低閥限至-5%。本次異常出現(xiàn)時(shí)，EH 油母管壓力最低分別降至10.4 MPa、10.7 MPa、10.7 MPa。EH 油壓低跳機(jī)保護(hù)為以上3 個(gè)點(diǎn)小于10.5 MPa（3 取2）延時(shí)5 s。所以，在未確認(rèn)事故原因、未消除相關(guān)缺陷的情況下，切忌盲目釋放閥限、手動(dòng)開(kāi)啟故障閥門(mén)等操作，以防EH 油母管油壓被泄，必要時(shí)，就地關(guān)閉該路EH 油進(jìn)油門(mén)。

（3）燃料：?jiǎn)蝹?cè)中調(diào)門(mén)突關(guān)后，汽機(jī)做功能力下降，在負(fù)荷指令不變的情況下，為維持機(jī)組負(fù)荷，總?cè)剂狭繒?huì)逐漸增加。應(yīng)及時(shí)降低機(jī)組負(fù)荷，并關(guān)注總?cè)剂狭?，避免出現(xiàn)超限，尤其在高負(fù)荷情況下，應(yīng)快速降低機(jī)組負(fù)荷。

（4）低旁：?jiǎn)蝹?cè)中調(diào)門(mén)突關(guān)，機(jī)組做功能力下降，主蒸汽流量將增加，低旁壓力設(shè)定值由主蒸汽流量計(jì)算而來(lái)，也將隨之升高；同時(shí)，由于調(diào)門(mén)關(guān)閉，再熱汽實(shí)際壓力也將升高，當(dāng)其大于低旁壓力設(shè)定值后，低旁將自動(dòng)開(kāi)啟。由于低旁可能只是微開(kāi)（此次開(kāi)至2%左右），低旁減溫水截止閥可能不會(huì)自開(kāi)（自開(kāi)邏輯為低旁閥位≥3%脈沖3 s），而減溫水截止閥后的調(diào)閥則會(huì)隨低旁后蒸汽溫度升高而逐漸開(kāi)大，此時(shí)應(yīng)先將減溫水調(diào)閥手動(dòng)關(guān)小，然后開(kāi)啟減溫水截止閥，再開(kāi)啟減溫水調(diào)閥，以防止凝水壓力突降太多。當(dāng)?shù)团蚤y位小于2.5%時(shí)，減溫水截止閥又會(huì)自關(guān)，但此時(shí)低旁可能仍有微小開(kāi)度，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)減溫水截止閥的關(guān)注，必要時(shí)手動(dòng)干預(yù)。

（5）小機(jī)：?jiǎn)蝹?cè)中調(diào)門(mén)突關(guān)后，中壓缸進(jìn)汽量突降，應(yīng)及時(shí)關(guān)注小機(jī)出力，關(guān)注低調(diào)閥開(kāi)度變化，關(guān)注給水流量變化。此次機(jī)組負(fù)荷較低，四抽壓力無(wú)明顯下降，小機(jī)低調(diào)閥影響不大（表1中低調(diào)閥開(kāi)度變化）。

（6）大機(jī)參數(shù)：中調(diào)門(mén)突關(guān)后，及時(shí)查看大機(jī)振動(dòng)、軸向位移等重要參數(shù)。此次機(jī)組負(fù)荷較低，3#瓦振動(dòng)由1.2 mm/s 升至1.8 mm/s，其他軸瓦振動(dòng)及軸向位移等參數(shù)無(wú)明顯變化。

（7）高排、高加：中調(diào)門(mén)關(guān)閉，蒸汽阻塞，高壓缸調(diào)速級(jí)蒸汽壓力、高排壓力、溫度均會(huì)出現(xiàn)上升現(xiàn)象，應(yīng)予以關(guān)注，必要時(shí)也可適當(dāng)微開(kāi)低旁，釋放壓力。52#中調(diào)門(mén)關(guān)閉后，冷再壓力由3.6 MPa 升至4.1 MPa，作為52#高加汽源，應(yīng)及時(shí)關(guān)注52#高加水位變化。同時(shí)，降負(fù)荷時(shí)，慣例對(duì)53#高加水位影響較大，應(yīng)予以關(guān)注。

（8）兩側(cè)偏差：?jiǎn)蝹?cè)中調(diào)門(mén)突關(guān)，兩側(cè)再熱汽溫、汽壓偏差將增大，應(yīng)加以控制，同時(shí)及時(shí)聯(lián)系檢修處理缺陷、跟蹤進(jìn)度，控制機(jī)組單側(cè)中壓進(jìn)汽運(yùn)行時(shí)間。

3 優(yōu)化措施

由上述可知，此次EH 油母管壓力已降至接近機(jī)組跳閘值，而運(yùn)行EH 油泵出口壓力降至11.7 MPa，未到備用泵聯(lián)啟值（運(yùn)行油泵出口壓力小于15 MPa 延時(shí)100 s 或小于11.5 MPa無(wú)延時(shí)或運(yùn)行泵跳閘聯(lián)啟備用泵），具有一定安全隱患。經(jīng)專(zhuān)業(yè)研討、報(bào)批，決定優(yōu)化備用EH 油泵聯(lián)啟邏輯：在以上3 個(gè)條件的基礎(chǔ)上增加“EH 油泵出口母管壓力（三取中）＜11.5 MPa”。另外，停機(jī)時(shí)，建議加強(qiáng)對(duì)伺服閥、跳閘閥、插裝閥等重要設(shè)備的維護(hù)；定期檢測(cè)，增加相關(guān)靜態(tài)試驗(yàn)；機(jī)組運(yùn)行時(shí)，強(qiáng)化EH 油質(zhì)管理，關(guān)注調(diào)門(mén)指令與反饋偏差，關(guān)注油動(dòng)機(jī)進(jìn)回油管路振動(dòng)、溫差，關(guān)注電液伺服閥、跳閘閥本體溫度等。

4 結(jié)語(yǔ)

本次異常暴露了現(xiàn)場(chǎng)重要設(shè)備缺陷與控制油系統(tǒng)的邏輯隱患，經(jīng)過(guò)分析，優(yōu)化了DEH 重要設(shè)備相關(guān)邏輯，梳理了事故處理要點(diǎn)?？刂朴拖到y(tǒng)異常導(dǎo)致調(diào)門(mén)突關(guān)的原因很多，人員應(yīng)清晰控制油系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的原理及異常處置方案，明確系統(tǒng)存在的隱患與缺陷，及時(shí)排查，控制風(fēng)險(xiǎn)。