多起汽機(jī)閥門試驗(yàn)引起的機(jī)組異常分析

王文兵

(陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 晉城 048102)

1 系統(tǒng)概況

陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司總裝機(jī)容量6×350 MW，機(jī)組采用單元制配置。汽輪機(jī)采用西門子公司生產(chǎn)的KN 系列亞臨界一次中間再熱、單軸、雙缸(高中壓合缸)、雙排汽純凝汽式、噴嘴調(diào)節(jié)、反動(dòng)式汽輪機(jī)?？刂葡到y(tǒng)采用西門子公司的TELEPERM-XP 自動(dòng)控制系統(tǒng)，電液系統(tǒng)采用西門子SIMADYN D 控制。汽輪機(jī)配置2 個(gè)高壓主汽門、2 個(gè)高壓調(diào)汽門、2 個(gè)中壓主汽門、2 個(gè)中壓調(diào)汽門以及1 個(gè)過負(fù)荷調(diào)汽門，閥門靠液壓打開，靠彈簧關(guān)閉。

汽輪機(jī)高、中壓主汽門和高、中壓調(diào)汽門都是由液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置。為了保證汽輪機(jī)故障時(shí)閥門能可靠關(guān)閉，電調(diào)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置閥門在線試驗(yàn)功能，即在汽輪機(jī)帶負(fù)荷情況下逐個(gè)關(guān)閉閥門，以檢驗(yàn)其工作情況。

高、中壓調(diào)汽門在線試驗(yàn)的方法如下：在被試驗(yàn)閥門的閥位控制回路輸入端施加一個(gè)呈斜坡變化、與開度指令相反的試驗(yàn)信號(hào)，隨試驗(yàn)信號(hào)的逐漸增大，閥門逐漸關(guān)閉；全關(guān)閉后，閥門行程開關(guān)通過邏輯回路使試驗(yàn)信號(hào)減小，于是閥門重新開啟。試驗(yàn)信號(hào)消失后，閥門恢復(fù)到原來的開度。采用呈積分變化的試驗(yàn)信號(hào)可以避免對(duì)汽輪機(jī)產(chǎn)生過大的負(fù)荷擾動(dòng)。

閥門在線試驗(yàn)是在汽輪機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行的，此時(shí)電調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷控制回路已投入工作，所以被檢驗(yàn)閥門關(guān)閉后，其承擔(dān)的蒸汽通流量將由其他閥門分擔(dān)，不會(huì)對(duì)汽輪機(jī)負(fù)荷產(chǎn)生影響。由于每個(gè)閥門的通汽量裕度有限，因此閥門在線試驗(yàn)應(yīng)在額定負(fù)荷的90 %以下進(jìn)行。

陽(yáng)城電廠的閥門試驗(yàn)系統(tǒng)分為5 組：第1 組為1 號(hào)高壓閥門和過負(fù)荷閥門，第2 組為2 號(hào)高壓閥門，第3 組為1 號(hào)中壓閥門，第4 組為2 號(hào)中壓閥門，第5 組為高排逆止門。正常試驗(yàn)時(shí)，5 組全部選擇依次進(jìn)行閥門活動(dòng)試驗(yàn)。

2 異常事件分析

2.1 事件1

5 號(hào)機(jī)組進(jìn)行ATT 閥門活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，在第1組閥門試驗(yàn)過程中，1 號(hào)高調(diào)門通過閥門限制塊按照一定速率關(guān)閉，2 號(hào)高調(diào)門同時(shí)通過汽機(jī)負(fù)荷控制器調(diào)節(jié)開大，以維持負(fù)荷穩(wěn)定。在1 號(hào)高調(diào)門關(guān)閉、2 號(hào)高調(diào)門打開的過程中，主汽壓力升速率大于10 %信號(hào)發(fā)出，高壓旁路突然快開達(dá)到全開位置。由于在機(jī)組正常運(yùn)行中高旁處于關(guān)閉狀態(tài)，因此主汽壓力的劇烈波動(dòng)對(duì)旁路就地閥門的安全、對(duì)旁路控制油站的穩(wěn)定以及機(jī)組系統(tǒng)工況的調(diào)整都造成很大的威脅，嚴(yán)重影響了機(jī)組負(fù)荷的穩(wěn)定。

通過對(duì)此次ATT 閥門試驗(yàn)的曲線和報(bào)表進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)：當(dāng)1 號(hào)高調(diào)門閥門限制值降低到閥當(dāng)前開度時(shí)，1 號(hào)高調(diào)門開始慢關(guān)，同時(shí)2 號(hào)高調(diào)門通過汽機(jī)控制器調(diào)節(jié)開大，以維持當(dāng)前負(fù)荷；但2號(hào)高調(diào)門在打開過程中有卡澀現(xiàn)象，導(dǎo)致1 號(hào)高調(diào)門在關(guān)閉到2.5 %時(shí)邏輯判斷<3 %為關(guān)閉狀態(tài)。這時(shí)，高調(diào)門泄油閥打開，靠彈簧作用快速由2.5 %關(guān)閉到-1.27 %，主汽壓力升速率大于10 %信號(hào)發(fā)出，高壓旁路快開，以維持主汽壓力的穩(wěn)定。

2.2 事件2

某日23:36，2 號(hào)機(jī)組按照自動(dòng)步序進(jìn)行ATT第4 組閥門試驗(yàn)。23:41:28，對(duì)1 號(hào)中壓主汽門試驗(yàn)開始。23:41:42，主汽門泄油電磁閥失電跳閘，1 號(hào)中壓主汽門關(guān)閉，但是由于該閥的閥位反饋裝置故障，所以其開反饋一直存在，導(dǎo)致ATT子組于23:43:01 超時(shí)退出。ATT 子組發(fā)出復(fù)位指令去打開1 號(hào)中壓調(diào)汽門，由于此時(shí)1 號(hào)中壓主汽門反饋錯(cuò)誤指示為開狀態(tài)，因此23:43:13 停步序結(jié)束。23:43:29，繼續(xù)對(duì)第4 組2 號(hào)中壓閥門進(jìn)行試驗(yàn)。23:43:37，2 號(hào)中壓調(diào)汽門開始關(guān)閉，并于23:44:51 關(guān)至10 %，再熱器壓力達(dá)到4.4 MPa，此時(shí)低旁快開，且再熱器安全門動(dòng)作。23:44:54，2 號(hào)中壓調(diào)汽門全關(guān)。23:44:57，2 號(hào)中壓主汽門泄油電磁閥失電跳閘關(guān)閉，此時(shí)2 個(gè)中壓主汽門均處于關(guān)閉狀態(tài)。23:45:03，高排溫度>395 ℃，同時(shí)高旁打開。23:45:23，運(yùn)行人員手動(dòng)停ATT 試驗(yàn)，23:45:27 安全門關(guān)閉。在此期間機(jī)組負(fù)荷出現(xiàn)大幅擺動(dòng)，到23:48 機(jī)組基本恢復(fù)正常。

造成此次事件的原因是，1 號(hào)中壓主汽門閥位反饋故障，錯(cuò)誤指示閥門狀態(tài)。如果此次故障發(fā)生在高壓調(diào)門位置，肯定會(huì)造成嚴(yán)重的后果。

3 防范措施

以上2 次事件充分說明，對(duì)機(jī)組ATT 閥門活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的各種事故預(yù)想做得還不夠深入。為了避免以后再發(fā)生類似事件，應(yīng)當(dāng)在ATT 閥門試驗(yàn)時(shí)采取如下措施。

(1)在做ATT 閥門試驗(yàn)時(shí)，將主汽壓力升速率大于10 %的限制值由1.7 MPa/min 適當(dāng)放大。

(2)做ATT 試驗(yàn)時(shí)，閥門要按汽輪機(jī)進(jìn)汽分左、右兩側(cè)進(jìn)行2 次試驗(yàn)，在一側(cè)試驗(yàn)結(jié)束并確定閥門狀態(tài)正常后再對(duì)另一側(cè)進(jìn)行試驗(yàn)。

(3)對(duì)閥門存在故障的，應(yīng)該先處理故障再進(jìn)行試驗(yàn)。如果必須進(jìn)行活動(dòng)試驗(yàn)的話，應(yīng)該單獨(dú)選擇退出自動(dòng)執(zhí)行試驗(yàn)，并要求試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)有人對(duì)實(shí)際閥位進(jìn)行監(jiān)視，且隨時(shí)與集控聯(lián)系。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽輪機(jī)閥門定期活動(dòng)試驗(yàn)是保證汽輪機(jī)安全的有效措施，同時(shí)也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題和缺陷。但閥門試驗(yàn)也極易引起機(jī)組擾動(dòng)，一旦處理不當(dāng)很容易造成嚴(yán)重后果，所以必須做好完善的技術(shù)措施和事故預(yù)想，才能保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行。