徐進(jìn)

摘 要：對大唐保定熱電廠9號機組掉閘故障進(jìn)行排查分析，認(rèn)為透平安全油系統(tǒng)部件出現(xiàn)問題使安全油壓下降，隔膜閥打開是導(dǎo)致機組停機的主要原因。對透平安全油系統(tǒng)各部件進(jìn)行排查并提出解決方案與建議。

關(guān)鍵詞：電廠;液壓;透平安全油系統(tǒng);危急遮斷器

1.概述

大唐保定熱電廠9號機組為CC100-8.83/0.981/0.196型單軸雙缸兩排汽、高壓、反動式、100MW雙抽汽凝汽式機組。高中壓部分采用了西屋公司先進(jìn)的反動式設(shè)計技術(shù)，高中壓轉(zhuǎn)子為整鍛式，低壓轉(zhuǎn)子為焊接式，高中壓合缸、電液調(diào)節(jié)等方式。低壓部分采用對稱分流結(jié)構(gòu)，通流部分采用先進(jìn)的三元流設(shè)計技術(shù)，帶有雙排氣口。并且?guī)в锌烧{(diào)整工業(yè)負(fù)荷和供暖負(fù)荷兩個抽汽口。汽輪機調(diào)整系統(tǒng)形式為DEH-ⅢA型數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。危急保安器為飛錘式，危急遮斷動作轉(zhuǎn)速為3300rpm-3360rpm。

機組的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)以隔膜閥為界分為調(diào)節(jié)系統(tǒng)與透平安全油系統(tǒng)。透平安全油系統(tǒng)可通過操作危急遮斷滑閥與試驗滑閥來改變危急遮斷油路從而實現(xiàn)機組掛閘、充油試驗與手動停機的目的。透平安全油系統(tǒng)正常運行時可防止超速，保證機組安全穩(wěn)定運行，是汽輪機保護系統(tǒng)的中樞。

2.透平安全油系統(tǒng)工作原理與發(fā)現(xiàn)的問題

危急保安器的重心與轉(zhuǎn)子的幾何中心偏置，并通過壓縮彈簧固定在橫向的小孔中。正常運行時危急遮斷器受到的彈簧約束力大于其受到的離心力。當(dāng)機組轉(zhuǎn)速急劇升高時，危急保安器受到的離心力F增大，當(dāng)離心力大于彈簧的約束力f時危急保安器飛出，觸動扳機，使危急遮斷滑閥右移打開透平安全油的泄油通道。隔膜閥上油壓消失，隔膜閥打開并卸去EH安全油，導(dǎo)致主汽門和和調(diào)速汽門關(guān)閉，實現(xiàn)緊急停機。

2012年07月05日04時27分，該機組正常運行，負(fù)荷69MW，工業(yè)抽汽50t/h，自動主汽門突然關(guān)閉，機組跳閘。發(fā)變組保護屏報“逆功率保護動作”。檢查發(fā)電機系統(tǒng)無異常后，于06：30機組掛閘，汽機沖轉(zhuǎn)至2900rpm，主汽門再次關(guān)閉，汽機掉閘，“遮斷2通道”燈亮，此時懷疑隔膜閥或危急保安器處可能存在問題。07：48安排專人就地監(jiān)視隔膜閥上部油壓，進(jìn)行第二次沖轉(zhuǎn)，當(dāng)升速至2546rpm時，透平安全油壓由0.70Mpa快速下降至0，同時主汽門關(guān)閉，機組掉閘。分析故障現(xiàn)象決定對透平安全油系統(tǒng)徹底檢查。

3.透平安全油系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題與分析

圖1 危急遮斷滑閥與試驗滑閥示意圖

按照兩次沖轉(zhuǎn)掉閘現(xiàn)象的分析，分別對沖油試驗門、危急保安器壓縮彈簧、危急遮斷滑閥、高壓油泵出口溢油閥和透平安全油溢油閥等部件進(jìn)行排查。

3.1充油試驗門

設(shè)置充油試驗門的目的是為了在機組正常運行的情況下進(jìn)行充油試驗，檢查危急保安器活動是否靈活。正常試驗時應(yīng)先將試驗手柄扳至“試驗”位置，在這種情況下充油試驗滑閥會右移，封住透平安全油主油路。此時打開充油試驗閥，從主油泵來的高壓油以很高的速度沖進(jìn)危急保安器所在的腔室，使危急保安器克服壓縮彈簧的作用而出擊，觸動扳機后危急遮斷滑閥打開泄走透平安全油。由于二級節(jié)流孔的作用，流道橫截面積變小，而流體體積流量不變，所以流速增大。

機組運行時試驗手柄位于“正常”位置，透平安全油主油路處于打開狀態(tài)，此時如果開啟充油試驗門或者充油試驗門不嚴(yán)，危急保安器出擊會將安全油主油壓泄去，造成機組停機。

解體沖油試驗門門后至沖油噴嘴的油管接頭并檢查沖油試驗門。經(jīng)觀察，當(dāng)沖油試驗門關(guān)閉后油管接頭處無油液流出，證明沖油試驗門嚴(yán)密性良好，所以排除了因該門不嚴(yán)致使危急保安器出擊導(dǎo)致停機的可能。

3.2危急保安器壓縮彈簧

危急保安器依靠壓縮彈簧固定在軸上橫向的小孔內(nèi)，正常運行時危急保安器受到離心力F

式中 ? ——危急保安器的質(zhì)量;

——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角速度;

——危急保安器中心與轉(zhuǎn)子幾何中心的相對距離。

危急保安器受到彈簧的約束力f大于其受到的離心力F，危急保安器不會動作;當(dāng)機組轉(zhuǎn)速升高使離心力F大于彈簧的約束力f時，危急保安器會在離心力作用下出擊使機組停機。

揭開前箱觀察危急保安器處于正常位置，拆開后檢查壓縮彈簧完好無裂紋，彈性正常，且與備件彈簧的尺寸、彈性一致。

3.3危急遮斷滑閥

機組掛閘時應(yīng)先把復(fù)位遮斷手柄扳至“復(fù)位”位置，此時危急遮斷滑閥在連桿與扳機的作用下向左移動，關(guān)閉透平安全油的泄油通路并建立隔膜閥上安全油壓。如果滑閥的閥碟接觸面不嚴(yán)會造成透平安全油壓降低。

機組檢修后經(jīng)過多次啟停，危急遮斷滑閥經(jīng)過多次掛閘/遮斷動作，滑閥與閥套配合間隙增大后將形成滲油，造成透平安全油壓有一定程度下降;滑閥的閥口經(jīng)過多次擠壓，也可能發(fā)生輕微的變形，也會造成透平安全油壓降低。上述因素共同作用使危急遮斷滑閥繼續(xù)保持在運行位置時所需的安全油壓力增大。所以，在安全油系統(tǒng)泄漏量的增大的情況下，就需要相應(yīng)提高透平安全油的壓力，才能使危急遮斷滑閥可靠地保持在運行位置。

圖2 危急遮斷滑閥示意圖

3.4高壓油泵出口溢油閥

機組啟動時安全油壓由高壓油泵供給，高壓油泵出口溢流閥的作用是調(diào)節(jié)從高壓油泵出口而來的安全油壓力，避免系統(tǒng)壓力過高。調(diào)整范圍為1.0-1.6Mpa，過量的壓力釋放回主油箱。

在機組掛閘狀態(tài)下檢查高壓油泵出口溢油閥情況。調(diào)整溢油閥使高壓油泵出口壓力在1.1Mpa至1.6Mpa之間變化，透平安全油壓保持在0.70Mpa不變。判斷高壓油泵出口溢油閥活動正常。

3.5透平安全油溢油閥

兩只安全油溢油閥串聯(lián)在安全油管道上，可以對入口壓力變化做出響應(yīng)。壓力變化通過檢測孔進(jìn)入閥體并作用于閥膜下方。當(dāng)壓力增大到超過彈簧設(shè)定值時閥膜壓力克服彈簧壓力，使閥塞離開閥芯。經(jīng)過閥門的流量管道打開，并釋放過量的壓力。當(dāng)入口壓力回落到正常值時閥門恢復(fù)到關(guān)閉位置。

圖3 安全油溢油閥原理圖

揭開前箱時發(fā)現(xiàn)溢油閥溢油量很大，判斷溢油閥已經(jīng)失效。拆下進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)前箱內(nèi)的低壓力溢油閥彈簧斷成三截，閥芯、膜片完好，確定溢油閥失效為導(dǎo)致此次停機的主要原因。

4.處理措施與結(jié)果

更換了兩只安全油溢油閥。為避免其動作壓力與危急遮斷動作壓力過于接近，根據(jù)新溢油閥的泄油壓力范圍0.034-1.38Mpa，決定重新整定兩只溢油閥的動作壓力。

掛閘后隔膜閥上油壓0.85Mpa，壓緊低位溢油閥，整定高位溢油閥壓力，當(dāng)隔膜閥壓力0.86Mpa時鎖緊。再次整定低位溢油閥，當(dāng)隔膜閥壓力0.79Mpa時鎖緊，此時低位溢油閥有明顯溢油。兩只溢油閥壓力整定完畢后將高壓油泵出口壓力從1.6Mpa調(diào)整至1.2Mpa，再觀察低位溢油閥仍有溢油現(xiàn)象，為保證機組安全運行，決定調(diào)高低位溢油閥油壓至0.83Mpa，調(diào)整后溢油明顯減少。重新掛閘后隔膜閥上壓力0.84Mpa。

為保證機組安全運行，此次工作中確定了危急遮斷滑閥動作值。第1次安全油壓降低至0.64Mpa時機組遮斷，第2次和第3次均為0.65Mpa時機組遮斷。從而得出危急遮斷安全油壓動作值為0.65Mpa。

啟動試驗表明就地掛閘、遠(yuǎn)方打閘、就地遮斷均正常，將轉(zhuǎn)速提升至3209rpm后危急遮斷裝置無動作。證明機組易掉閘現(xiàn)象已消除。

5.建議

（1）日常維護中應(yīng)堅持濾油。長期運行的潤滑油中酸值升高會造成金屬管道的腐蝕的機械部件的銹蝕;含水量升高會導(dǎo)致潤滑油低溫流動性變差，破壞油膜，影響潤滑效果[1]。

（2）運行監(jiān)控中應(yīng)加強對透平安全油壓力波動的監(jiān)視。由于機組經(jīng)過長時間運行，安全油系統(tǒng)各部件性能發(fā)生變化，危急遮斷安全油壓動作值也會改變?？蓪⒏裟らy上的透平安全油壓力模擬量信號引入DCS畫面，便于監(jiān)視和分析。

（3）維護人員應(yīng)理解檢修工藝中各數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確含義，綜合考慮檢修工藝與設(shè)備實際情況，加強專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，提高對透平安全油壓力的重視程度。當(dāng)機組透平安全油壓力出現(xiàn)變化時，及時聯(lián)系相關(guān)人員進(jìn)行分析、處理，避免非停事件的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]王亞梅，王興國，梁潔.汽動給水泵潤滑油系統(tǒng)進(jìn)水原因分析及處理，河北電力技術(shù)，2013（4）.