650 MW汽輪機組高壓調(diào)門關(guān)閉淺析

李建平 路海星

摘 要：針對一些650 MW超臨界機組汽輪機高壓主汽門和調(diào)門長期運行可能出現(xiàn)卡澀、誤關(guān)、擺動、反饋故障等情況開展故障分析，并制訂相應的應對措施。

關(guān)鍵詞：650 MW汽輪機組;高壓主汽門;高壓調(diào)門;主汽壓力

0? ? 引言

某發(fā)電廠汽輪機設(shè)計額定容量650 MW，為上海汽輪機有限公司（STC）與西門子西屋（SWPC）聯(lián)合設(shè)計制造的超臨界壓力、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機，其中高中壓缸為具有沖動式調(diào)節(jié)級和反動式壓力級的混合型式，低壓缸是雙流、反動式，汽輪機型號為N650-24.2/566/566，最大連續(xù)出力為672 MW，額定出力650 MW。機組采用復合變壓運行方式，汽輪機具有八段非調(diào)整回熱抽汽，汽輪機額定轉(zhuǎn)速3 000 r/min。主蒸汽經(jīng)汽輪機2個主汽閥后進入4個高壓調(diào)節(jié)閥，經(jīng)過導汽管進入汽輪機高壓缸做功。再熱蒸汽經(jīng)2個中壓主汽閥后進入4個中壓調(diào)節(jié)閥，經(jīng)過中壓導管進入汽輪機中壓缸做功。中壓缸做功后的蒸汽，經(jīng)兩根連通管分別進入2個低壓缸，做功后的乏汽排入雙背壓凝汽器。

1? ? 事件經(jīng)過及現(xiàn)象

機組負荷570 MW，主汽壓力24.2 MPa，主汽溫度566 ℃，再熱蒸汽壓力3.8 MPa，再熱蒸汽溫度562 ℃，調(diào)節(jié)級壓力18 MPa，GV4閥位8%，6臺磨煤機運行，總煤量290 t/h，給水流量1 650 t/h，A/B汽動給水泵轉(zhuǎn)速5 180/5 188 r/min，機組順序閥控制，AGC模式運行。

機組鍋爐及汽機側(cè)主蒸汽壓力突然飆升，機組負荷迅速從570 MW降至480 MW，機組自動控制切至基本模式，給水流量急劇下降，汽機高壓調(diào)門控制由順序閥控制自動切至單閥控制。GV1開度反饋變?yōu)閴狞c，初步判斷為GV1調(diào)門異常關(guān)閉所致。隨后集控值班員在DCS畫面中手動加大高壓調(diào)門開度，就地人員檢查確認主蒸汽GV1調(diào)門已經(jīng)全關(guān)，集控值班員緊急停運上層兩臺磨（E、F磨煤機），并將給煤量逐步降至140 t/h，同時投入A、B層等離子燃燒器穩(wěn)定燃燒，并將主給水切至手動控制，穩(wěn)定主參數(shù)運行。

2? ? 事件原因和分析

2.1? ? GV1關(guān)閉原因

機組高壓閥門GV1控制卡件故障，超馳關(guān)閉高壓調(diào)門GV1，閥位反饋顯示變?yōu)閴狞c。變?yōu)閴狞c的原因為高壓主汽門閥位反饋值為LVDT輸出的兩路冗余測量值經(jīng)過壞質(zhì)量判斷后高選運算所得。當LVDT兩路閥位反饋信號均為好質(zhì)量時，選擇兩者較大值輸出作為高壓主汽閥位置反饋;當一路閥位反饋信號故障后，應自動切換為另一路好質(zhì)量的閥位反饋信號;當兩路閥位反饋信號均故障后，選擇第一路閥位反饋信號作為輸出值。查看DEH系統(tǒng)在線控制邏輯，高壓主汽門伺服閥開關(guān)指令的控制邏輯為：高選后的閥位反饋值與閥門控制設(shè)定值經(jīng)高壓主汽門VP卡件內(nèi)置PI控制器綜合運算形成。當設(shè)定值低于反饋值時，閥位指令輸出關(guān)閉伺服閥;反之，當設(shè)定值高于反饋值時，閥位指令輸出打開伺服閥。

2.2? ? 順序閥自動控制切為單閥控制原因

切換機組順序閥控制方式下，若高壓主汽門或高、中壓調(diào)門的指令與閥門反饋偏差大于10%（反饋壞點觸發(fā)偏差大），延時100 s后，DEH自動發(fā)出順序閥切單閥指令;在延時的100 s內(nèi)，手動發(fā)出開關(guān)調(diào)門的指令無效;在調(diào)門保持狀態(tài)的100 s內(nèi)可以進行順序閥與單閥之間切換操作，機組順序閥控制切為單閥控制的300 s過程中，DEH仍能執(zhí)行操作人員給定的調(diào)門開/關(guān)指令。

2.3? ? 汽輪機#1軸承溫度升高原因

高壓調(diào)門GV1關(guān)閉后短時間內(nèi)鍋爐蒸發(fā)量未發(fā)生改變，進汽通流面積變小，汽輪機組進汽量急劇下降，導致大量蒸汽集聚，鍋爐主汽壓力因此異常飆升，此方式下，汽輪機4個調(diào)門的進汽方式與之前方式相比已發(fā)生改變，由GV1、GV2、GV3主要進汽變成GV2、GV3、GV4主要進汽，汽輪機調(diào)節(jié)級受力從4-1方向（向右上角抬升）變成1-2方向（向左下角壓），汽輪機高壓調(diào)門GV1、GV2、GV3、GV4布置如圖1所示，在此種運行情況下，靠近調(diào)節(jié)級的#1瓦溫度快速上漲，振動明顯下降。之后機組在自動控制下為保證給水流量穩(wěn)定，自動提高給水泵壓頭（提高給水泵組轉(zhuǎn)速），兩臺小機的轉(zhuǎn)速均升高至5 500 r/min（最高限定轉(zhuǎn)速5 500 r/min），給水泵出力達到極限，主汽壓增加至最大值，調(diào)節(jié)級進汽壓力也增大至最大值，進一步推高調(diào)節(jié)級壓力，調(diào)節(jié)級受力不平衡進一步加劇。

3? ? 高壓主汽門、高壓調(diào)門其他異常原因及應對措施

（1）汽門閥芯脫落。機組檢修時加強閥芯連接部位檢查。

（2）卸荷閥O型圈老化漏EH油。卸荷閥一直處于高溫環(huán)境，O型圈會出現(xiàn)老化漏油現(xiàn)象，導致油壓下降，調(diào)門自關(guān)，機組檢修時應進行更換。發(fā)現(xiàn)高壓主汽門TV、高壓調(diào)門GV關(guān)閉，汽輪機控制方式切至單閥控制，立即檢查汽輪機EH油壓是否正常，否則啟動備用EH油泵運行;備用EH油泵啟動后，若EH油壓仍在下降，手動將TV、GV指令由100%關(guān)至0%，并立即派人到現(xiàn)場關(guān)閉TV、GV的EH油泵進油門，維持EH油壓穩(wěn)定，防止EH油壓低導致汽輪機跳閘，同時注意給水流量的變化趨勢。將汽輪機高壓主蒸汽左、右側(cè)進汽疏水門前手動門及高壓主蒸汽左側(cè)導管疏水門前手動閥開啟1/3左右，再開啟汽輪機左（右）側(cè)高壓主蒸汽進汽氣動疏水門及高壓主蒸汽左（右）側(cè)導管氣動疏水門，防止TV門前蒸汽長時間不流動，造成汽輪機發(fā)生水沖擊現(xiàn)象。

（3）高壓調(diào)門反饋桿松動。主要現(xiàn)象為汽輪機組就地出現(xiàn)周期性進汽聲音，高壓調(diào)門開度周期性波動。機組檢修過程中應注意檢查LVDT固定螺栓有無松動，并用合適力矩緊固。

（4）發(fā)現(xiàn)主蒸汽壓力突然異常飆升，機組負荷突降50 MW以上，應當?shù)谝粫r間檢查DEH畫面，并結(jié)合就地情況，判斷是否為調(diào)門、主汽門故障。

（5）機組650 MW負荷發(fā)生主汽門自動關(guān)閉，機組壓力迅速上升，很可能引起高排壓力高保護動作或軸向位移大、主機#1/#2瓦振動、瓦溫高等保護動作，運行人員應快速降低燃料輸入，并立即開啟鍋爐左、右側(cè)PCV進行泄壓，直到壓力回到正常值以下。如果機組在300 MW左右情況下發(fā)生主汽門或調(diào)門自關(guān)情況，小機四抽汽源壓力低，小機的出力不足，要加強對給水系統(tǒng)的監(jiān)視，防止給水流量低。

（6）機組單側(cè)主汽門全關(guān)，機組負荷不能超過300 MW;單側(cè)中壓主汽門關(guān)閉，機組負荷不能超過500 MW。如果檢查調(diào)門開度反饋正常，某一個主汽門異常，應采用快速間斷停上層磨方式將給煤量控制到對應300 MW負荷左右的煤量，其余操作參照調(diào)門異常處理。若機組某個中壓調(diào)門故障，對機組負荷影響較小，再熱汽壓會有一定上升，機組可以正常運行，可適當降低機組負荷運行。

（7）若檢查主汽門開度反饋正常，某一個調(diào)門反饋異常，運行人員應立即檢查閥門控制方式是否切換至單閥控制，如果沒有切換，應當手動切換。同時監(jiān)視給水泵組運行情況，注意汽動給水泵高、低壓調(diào)門開啟情況，必要情況下，啟動電泵運行。若汽動給水泵控制方式已切除遙控，要注意隨著主汽壓下降，給水流量會異常增大，要根據(jù)汽動給水泵的轉(zhuǎn)速指令和反饋，及時通過降低汽動給水泵轉(zhuǎn)速來控制總給水流量正常。采用停磨或快速降低總給煤量方式，分階段控制給煤量到對應400 MW負荷左右的煤量。同時加強監(jiān)視主汽壓力上漲到鍋爐PCV動作值時注意PCV閥是否動作，否則手動開啟或者根據(jù)壓力變化趨勢提前開啟鍋爐PCV，防止機組超壓，若壓力持續(xù)上漲，則繼續(xù)降低鍋爐煤量，防止主汽壓力大幅上漲。在順序閥切單閥控制過程中，要重點監(jiān)視機組TSI各參數(shù)的變化，如軸向位移、差脹、振動、潤滑油壓力、軸承溫度等，尤其是#1瓦、#2瓦的軸承溫度和軸承振動情況，根據(jù)各個參數(shù)變化及時調(diào)整機組負荷出力。

（8）事故處理過程中必須首先保證機組安全，及時調(diào)整鍋爐給煤量、給水量及中間點溫度，避免出現(xiàn)汽輪機進水現(xiàn)象，注意調(diào)整除氧器、凝汽器、加熱器水位及汽封系統(tǒng)，根據(jù)汽動給水泵運行情況，必要時啟動電動給水泵運行，保證鍋爐正常供水。正常運行中要加強對EH油系統(tǒng)油壓、油溫和EH油泵電流等參數(shù)的監(jiān)視，對各高中壓主汽門和調(diào)門開度的監(jiān)視，如有異常，及時匯報相關(guān)人員并處理。

4? ? 結(jié)語

本文分析了某火電廠650 MW超臨界機組高壓主汽門、調(diào)門故障原因，并對此類故障提出了解決方案及防范措施。

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收稿日期：2021-03-29

作者簡介：李建平（1980—），男，陜西咸陽人，工程師，從事集控運行工作。

路海星（1985—），男，山西陽泉人，工程師，從事集控運行工作。