關于全廠廠用電失去汽輪機處理過程中的分析與探討

王楠

（內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，內蒙古呼和浩特 010206）

關于全廠廠用電失去汽輪機處理過程中的分析與探討

王楠

（內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，內蒙古呼和浩特 010206）

對于火力發電廠而言，盡管在設計時已經做了充分的考慮，但受惡劣天氣或突發性事故影響，還是存在著全廠供、用電與外界中斷的可能，而目前對于大多數長期在大電網中穩定運行的機組、尤其是大型汽輪機組來說，一般都不具有脫網單機帶廠用電穩定運行的能力。因此，一旦全廠供、用電與外界中斷這種情況出現，就會出現全廠失電的情況。全廠失電，如何保證汽輪機安全停運，是十分值得關注的事情。

廠用電 汽輪機 軸封 潤滑油 真空

廠用電失去的原因很多，但是對汽輪機及其系統來說，主要是失去給水系統、循環水系統、凝結水系統、閉式水系統、開式水系統、工業水系統、EH油系統、真空系統、壓縮空氣系統、軸封蒸汽系統等，在這些設備或系統均不能運行或者不能維持的情況下，如何將汽輪發電機組安全停運就變得尤為重要。完善的事故預案可以有效的減輕事故造成的損壞，為此必須制定相應的事故預案，這些預案在事故處理中發揮著重要的作用，但是其中的一些措施及處理方法是否合理和完善，仍需要深入分析與探討。為了方便討論，在下文中認為機組失去廠用電后，汽輪機保護動作正常，柴油發電機投運正常，保安段電源、直流電源和UPS電源工作正常，與之相關的設備系統均能正常投用。

1 廠用電失去后的常規做法

對于正常運行的汽輪機，廠用電失去跳閘后，主要保證汽輪機潤滑油系統、隔絕凝汽器、維持軸封供汽三個方面，主要內容如下：

（1）確認汽輪機轉速下降，所有主汽門和調節汽門關閉，抽汽逆止門關閉；（2）確認柴油機發電機啟動，保安電源恢復，啟動主機頂軸油泵；（3）確認主機直流事故潤滑油泵自啟動，否則手動投運；（4）確認直流密封油泵自動啟動，否則應手動投運；（5）確認小機跳閘，汽門全關，直流事故油泵自啟動，否則應手動投運；（6）確認高、低壓旁路閥已關閉，隔絕疏水進入凝結器；（7）關閉汽輪機本體及主要管道的疏水閥；（8）汽機軸封供汽由主蒸汽供給，開啟真空破壞門，破壞真空；（9）啟動汽輪機交流潤滑油泵運行，停運直流潤滑油泵運行；（10）汽輪機轉速到零后，投運盤車。

2 幾個問題的分析與探討

2.1 汽輪機跳閘后的潤滑油系統

廠用電失去跳閘后，由于冷卻水不能供給，會使得潤滑油溫度快速上升，會對汽輪機造成嚴重的威脅。汽輪機潤滑油冷卻水來自機組循環水系統。在廠用電失去后，可以通過開啟冷油器最低處放水閥將冷卻器旁路來的水放出，從而達到冷卻潤滑油的目的。在潤滑油冷卻水完全失去時，如何最大程度地控制潤滑油的溫升速率也需要進行討論分析。汽輪機潤滑油中的熱量來源于兩部分，一部分是軸承中油膜與軸頸的摩擦發熱，另一部分是軸頸的熱傳導。減少摩擦發熱所產生的熱量，可以采取降低汽輪機轉速的方法來提前控制；啟動頂軸油泵，能夠使油膜厚度增加，從一定程度上也可以降低油膜溫度，也會使摩擦發熱的熱量有所減少；減少軸頸的熱傳導，可通過切換軸封汽源來實現。在此之前，需要破壞凝汽器真空，并且啟動頂軸油泵，當真空到零時，立刻切斷軸封供氣。一般情況下，汽輪機潤滑油的循環倍率是10，在額定3000r/min的轉速下，潤滑油在冷卻軸承吸收熱量后，溫度會升高約15℃左右，也就是在為期6分鐘的循環周期內，潤滑油箱中油溫會上升15℃左右。汽輪機惰走12分鐘后，轉速降至1500r/min，潤滑油溫升會有所下降。如果原潤滑油溫為40℃，潤滑油箱油溫為55℃，冷卻水失去后潤滑油溫會突升到55℃，油系統繼續循環導致油溫還會有大幅度增長。在這種情況下汽輪機轉速到零后，盤車不能立即投用，由于潤滑油溫度過高，導致盤車所需的油膜難以建立，軸承無法充分冷卻，如果盲目投用盤車，會給汽輪機軸承造成損傷，此時應該將汽輪機進行悶缸處理。如果廠用電在短時間內能恢復，汽輪機很快啟動，在盤車停運期間，每隔30分鐘將汽輪機轉子轉動180°，防止汽輪機大軸彎曲。在潤滑油冷卻水完全失去的情況下，要保證潤滑油泵正常運行，如果消防水系統運行正常，可以對潤滑油冷卻器放氣或放水管進行通水進行冷卻。

2.2 汽輪機軸封與真空

汽輪機停運后，軸封供汽無法長時間維持，必須破壞大機真空，但破壞真空的時機，卻對汽輪機低壓缸未級葉片、軸承與凝汽器有很大影響。汽輪機跳閘后，低壓缸排汽溫度主要受三個方面因素影響：

（1）汽輪機缸體管道疏水、剩余排汽產生的熱量；（2）真空泵停運、軸封供汽不足等因素造成漏氣量增大；（3）低壓缸未級長葉片產生的鼓風摩擦熱量。

對于第一個因素，通過關閉汽輪機缸體疏水和悶缸等措施可以大幅度降低進入凝汽器的熱量；第二個因素造成的影響無法避免，但可以通過盡力維持軸封供汽，延緩真空下降的速度；第三個因素產生的熱量與汽輪機的轉速有關，凝汽器漏進的空氣量也會對此產生嚴重影響。通過以上分析，降低真空下降的速度，可有效的降低低壓缸排汽溫升，所以盡可能的維持軸封供汽壓力、延緩破壞真空的時間，最終可以降低低壓缸排汽溫度。正常運行的汽輪機，軸封供汽一般是由輔汽提供，而輔汽系統則由四抽和冷再提供。600MW機組相關經驗表明，廠用電失去機組跳閘后，輔汽系統的壓力在10分鐘左右的時間內不會明顯降低，在中、低壓缸均為負壓的情況下，軸封壓力并不需要太高就可以滿足要求。不破壞真空時，汽輪機跳閘12分鐘后，轉速一般可以降至1500r/min左右，如果此時再破壞真空，15分鐘后凝汽器真空就會完全消失，汽輪機在低轉速、低真空下長時間惰走不會產生很大熱量，這樣可以有效降低低壓缸排汽溫升。探討到此，關鍵問題是輔汽壓力在15分鐘以內會降低多少，能否維持中、低壓軸封供汽。當然可以通過冷再汽源來提供足夠熱量供輔助蒸汽使用，從而保證機組跳閘后的軸封供汽。因此建議廠用電失去后，根據機組實際情況合理延緩破壞真空的時間，并密切關注中壓缸軸封汽壓力的變化趨勢，避免因破壞真空太遲造成中壓缸軸端漏進大量冷空氣而使上下缸溫差變大。

2.3 柴油發電機

機組廠用電失去后，主機直流潤滑油泵、直流密封油泵、小機直流潤滑油泵應立即啟動。5分鐘后，汽輪機轉速會降至2000r/min左右，應該啟動頂軸油泵，因主機頂軸油泵為保安段電源供電，所以柴油發電機必須啟動，通常情況下如果不考慮事故照明，汽輪機跳閘后5分鐘之內柴油發電機啟動，就不會對汽輪機的安全構成威協，一般采取的措施是，機組廠用電失去后柴油發電機立即啟動，這樣做是安全的。在廠用電失去短時間內，柴油發電機常常會因負荷過重而跳閘，因此，有序、合理的選擇柴油發電機負載十分重要。在汽輪機惰走前期，要確保主機潤滑油泵、密封油泵的正常運行，在汽輪機惰走后期還要確保頂軸油泵的正常運行；在汽輪機轉速到零后，要確保汽輪機盤車能正常運行；整個處理過程中要保證直流系統、UPS電源的正常供電；為減輕柴油發電機負荷，在交流油泵啟動后，相應的直流油泵應及時停運。一般情況下，汽輪機惰走轉速低于2000r/min時啟動頂軸油泵，保證汽輪機軸承油膜消失前建立油膜來保護軸承。而實際上，汽輪機在500r/min以上轉速時，一般均能形成良好的油膜，因此在汽輪機惰走到500r/min之前的時間內可以不啟動頂軸油泵，保證柴油發電機重要負荷的正常運行。

3 失去廠用電后推薦做法

以上內容從四個方面對廠用電失去汽輪機跳閘后的停機過程進行了分析與探討，當機組跳閘后推薦做法如下：

（1）確認汽輪機轉速下降，主汽門和調節汽門全關，抽汽逆止門關閉，高、低壓旁路門已關閉，循環水泵出口門關閉；（2）確認汽輪機直流事故潤滑油泵自啟動，否則手動投運；（3）確認直流密封油泵自啟動，否則應手動投運；（4）確認小機跳閘，汽門全關，直流事故油泵自啟動，否則應手動投運；（5）柴油機發電機啟動，主機、小機交流潤滑油泵啟動、密封油泵啟動，將相應直流油泵停運；（6）密切注意汽輪機潤滑油溫升情況，合理選擇破壞真空的時機；（7）檢查關閉汽機本體和管道的疏水閥，隔絕進入凝結器疏水；（8）汽輪機轉速到2000r/ min以下時啟動頂軸油泵；（9）密切注意輔助蒸汽壓力的變化，及時調整軸封供汽壓力；（10）汽輪機轉速到零后，根據機組實際情況投運盤車或悶缸。

4 結語

（1）廠用電失去影響汽輪機的安全穩定停運，會帶來嚴重的后果，對機組而言，柴油發電機的可靠運行是汽輪機安全停運的最后一道安全保障，如果機組能實現單機帶廠用電工況穩定運行，那這種情況會大大改觀，建議及時開展這方面的工作；（2）加強對重要參數、數據的對比分析工作是極為重要的，尤其在廠用電失去的情況下機組停運時更要關注汽輪機本體的有關參數；注意觀察停機后的低壓缸排汽溫度等參數，若溫度上升則在機組轉冷態過程中，注重監視凝汽器的各項指標以及缸體和軸承、漲差、溫度等指標。（3）提前由各專業制定完備的“三措兩案”可以有效的降低事故發生的概率，并且在事故的處理上可以更加高效，并且可以明顯減少事故發生后帶來的各項損失，為機組安全停運帶來更大的保障；在平時應通過仿真機平臺加強機組運行人員的技術水平，通過學習已發生的事故及制定事故預案來模擬發生事故時的各種情況，從而使事故發生時人員調配及處理操作上更加自如，提高風險把控能力，避免由于人員操作不當造成對設備的二次損壞。

［1］Q/CDT-ITKTPC105-2001-2012.托克托發電公司二期集控運行規程［S］.

［2］大唐國際發電股份有限公司編.汽輪機分冊［M］.北京∶中國電力出版社，2008.

［3］王志偉.汽輪機運行［M］.北京∶中國電力出版社，2007.

［4］付忠廣.電廠汽輪機運行與事故處理［M］.北京∶中國電力出版社，2007.

For coal-fired power plant is concerned， although in the design has been made full consideration， but being influenced by the severe weather or sudden accident influence， still have a factory for， electricity and external interrupt of the possible， and at present for most of the time in the power grid of the stable operation of the units， especially the large steam turbine unit， it usually does not have to take off the net belt auxiliary power of the stable operation of the ability. Therefore， once the supply， electricity and external interrupt this kind of situation， can appear the loss of electric power. The loss of electricity， how to ensure the steam turbine safety decommissioning， it is very concern.

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