一起主油泵故障導致給水泵汽輪機跳閘事件原因分析

楊永興

(酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司，甘肅嘉峪關 735100)

1 系統簡介

某電廠2×300 MW 機組，汽輪機型號N300-16.7-538/538，是哈爾濱汽輪機有限責任公司制造的亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機。每臺機組配備兩臺50%BMCR 容量的汽動給水泵和一臺50%BMCR 容量的電動給水泵。給水泵型號為DG600-240 筒式多級離心泵，配用驅動汽輪機為杭州汽輪機廠生產的NK50/56 型單缸、軸流、反動純凝汽式汽輪機。設計功率3 348 kW，最大功率6 000 kW，額定轉速5 020 r/min，連續運行轉速范圍2 800～6 000 r/min。給水泵汽輪機設置兩路汽源，正常為四抽供汽，冷再汽源作為備用汽源，給水泵汽輪機進汽分別由高、低調門控制。給水泵組集中供油裝置型號為YG-0401-22/23 型，設置一用一備兩臺主油泵及一臺直流事故油泵。主油泵供給水泵汽輪機調節油、渦輪盤車供油及給水泵組潤滑油。給水泵汽輪機主油泵出口壓力1.1 MPa，調節油壓力為0.85 MPa,流量2 m3/h，主要作用為打開給水泵汽輪機速關閥。潤滑油經兩級減壓閥減壓后壓力為0.25 MPa，流量18 m3/h，主要供給給水泵及給水泵汽輪機各軸承潤滑用。主油泵出口設置容量100 L，壓力2 MPa，型號為NXQB-100/2-FA 型蓄能器，蓄能器氣囊沖壓整定為0.45～0.6 MPa。蓄能器的作用是當油泵故障或系統需油量波動時，能保證供油裝置的供油不出現斷流，保證供油裝置內部壓力穩定，同時保證供油出口處的壓力穩定,水泵汽輪機油系統圖見圖1。

圖1 給水泵汽輪機油系統圖

2 事件經過

2017 年6 月15 日21 時30 分機組接帶負荷300 MW，主蒸汽壓力16.6 MPa，主蒸汽流量940 t/h，給煤量143 t/h，機組背壓7.1 kPa，給水流量980 t/h，A、B 給水泵并列運行，電動給水泵備用。A 給水泵轉速為5 040 r/min，低調門開度53%、高調門開度0%，B 給水泵汽輪機轉速為5 031 r/min，低調門開度54%，高調門開度0%。B 給水泵汽輪機#2主油泵運行，主油泵出口蓄能器正常投入運行，主油泵出口壓力1.1 MPa，速關油壓力0.82 MPa，潤滑油壓力0.23 MPa。21 時33 分45 秒B 給水泵汽輪機發“EH油壓力低”跳閘，電泵正常聯啟,運行值班員及時調整穩定運行，汽包水位未發生大幅波動。檢查發現B 給水泵汽輪機#2 油泵電機開關跳閘，B 給水泵汽輪機#1油泵聯啟正常。

#2主油泵跳閘后參數變化見表1。

3 事件原因分析

3.1 #2主油泵跳閘原因及處理措施

通過對#2 主油泵電機測絕緣，電機接線頭，電機開關檢查發現。B給水泵汽輪機#2主油泵跳閘原因為#2 主油泵電機MCC 柜內開關接觸器C 相過熱燒損，導致電源開關短路瞬動保護動作，#2 油泵電機電源開關跳閘。更換電機電源接觸器后主油泵啟停試驗正常。

3.2 給水泵汽輪機跳閘原因分析及處理措施

DCS 報給水泵汽輪機跳閘首出原因為EH 油壓低。但EH 油系統運行正常，EH 油泵出口母管壓力穩定在14.3 MPa，即使在#2 主油泵跳閘3 s 后突降至13.9 MPa 持續1s 后立即恢復正常，EH 油母管壓力也遠高于給水泵汽輪機跳閘條件的9.8 MPa，看似并不會觸發給水泵汽輪機跳閘。隨后對B給水泵汽輪機3臺EH油壓低跳閘壓力開關校驗，壓力開關實際動作值分別為9.5 MPa、9.6 MPa、9.8 MPa，壓力開關定值并沒有發生飄移。說明B給水泵汽輪機EH 油壓低跳閘壓力開關動作正常，給水泵汽輪機跳閘原因真實。證明EH 油系統供B 給水泵汽輪機入口處EH油壓真實偏低。

表1 #2主油泵跳閘后參數變化表

回顧給水泵汽輪機跳閘過程。B 給水泵汽輪機#2 主油泵跳閘后主油泵出口壓力低報警，給水泵汽輪機速關閥開信號消失，給水泵汽輪機轉速開始下降，3 s 后給水泵汽輪機低調門、高調門同時快速開啟至99%。#2 主油泵跳閘4 s 后#1 主油泵聯鎖啟動，聯鎖啟動過程中B 給水泵汽輪機潤滑油壓力由0.23 MPa 降低至0.18 MPa，聯啟后給水泵汽輪機潤滑油壓力恢復至0.23 MPa。

結合整個動作過程，分析原因為B 給水泵汽輪機#2 主油泵跳閘后速關油壓快速降低，速關油壓力低無法克服速關閥彈簧力造成速關閥回關。在B給水泵汽輪機速關閥回關后給水泵汽輪機為保持給定轉速，低、高調門先后快速全開。在給水泵汽輪機低、高調門先后快速全開過程中EH 油用油量大，將B 給水泵汽輪機處EH 油壓力拉低觸發給水泵汽輪機EH油壓低跳閘條件。

對B給水泵汽輪機EH油系統蓄能器，主油泵出口蓄能器檢查。發現B給水泵汽輪機主油泵出口蓄能器充氮壓力為0 MPa，B 給水泵汽輪機EH 油高壓蓄能器充氮壓力為6.8 MPa。證明了在主油泵跳閘后主油泵出口蓄能器完全失去作用，未能起到補償系統壓力的作用，造成速關油系統壓力下降速關閥回關。同時給水泵汽輪機主油泵出口母管壓力低報警，且給水泵汽輪機潤滑油壓力下降可以證明這一點。速關閥回關后給水泵汽輪機因驅動汽源瞬間消失轉速下降。給水泵汽輪機低、高調同時全開，但因給水泵汽輪機EH 油高壓蓄能器充氮不足也未能起到補償B 給水泵汽輪機處EH 油系統壓力的作用，在給水泵汽輪機低、高調門先后快速全開過程中將B 給水泵汽輪機局部EH 油壓力拉低至跳機定值，導致B給水泵汽輪機跳閘。

原因分析明確后對給水泵汽輪機主油泵出口蓄能器充氮至0.6 MPa，B 給水泵汽輪機EH 油高壓蓄能器充氮至10 MPa，重新掛閘沖轉至3 000 r/min 模擬跳閘過程。將給水泵汽輪機主油泵手動打跳后，備用泵聯鎖啟動過程中給水泵汽輪機潤滑油壓力幾乎無波動，同時給水泵汽輪機主油泵出口母管壓力低報警也未發。說明給水泵汽輪機油系統蓄能器正常工作狀態下可以滿足系統要求，能保證潤滑油及速關油壓力穩定、不斷流。

給水泵汽輪機的集中供油裝置布置在0 m 層，給水泵汽輪機布置在12.6 m 層，給水泵汽輪機的潤滑油及速關油供油管路沿途管線長30 m 以上。給水泵汽輪機速關油壓力低、潤滑油壓力低及EH 油壓力低等保護的壓力開關信號均取自12.6 m，位于系統末端。這就造成給水泵汽輪機主油泵跳閘后蓄能器皮囊未沖壓不能及時補充系統供油，造成系統速關油及潤滑油斷流，潤滑油及速關油瞬間失去動力造成速關閥回關從而引發了跳閘事件。

4 結論

蓄能器作為一種儲能元件， 具有良好的儲能、保壓及穩壓性能，能在液壓回路失壓后迅速將油釋放出來，對油系統因油泵故障或用油量突增等原因造成的系統壓力波動有很大的補償作用。而此次事件原因很明確，是對蓄能器管理不足，造成蓄能器未沖壓或沖壓不足，導致蓄能器失去作用。