賀治國

(國電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司， 山西 大同 037043)

0 引言

國電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司7號機(jī)組是我國首臺直接空冷的600 MW機(jī)組，汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠引進(jìn)西屋技術(shù)自主開發(fā)研制的NZK600-16.7-538/538型亞臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽反動式凝汽式汽輪機(jī)。DEH控制系統(tǒng)采用ABB symphony公司的HSS03伺服模件，接受高壓調(diào)節(jié)閥線性可變差動變壓器(linear variable differential transformer，LVDT)感應(yīng)桿的位置反饋信號，進(jìn)行采集、處理、綜合運(yùn)算后輸出指令至伺服閥，進(jìn)而控制汽輪機(jī)高壓缸GV1-GV4的4個(gè)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥開度。軸承振動保護(hù)系統(tǒng)報(bào)警值為70 μm，危險(xiǎn)值為250 μm，當(dāng)某瓦軸承振動超過危險(xiǎn)值且相鄰?fù)叩妮S承振動超過報(bào)警值時(shí)，就發(fā)出汽輪機(jī)跳閘指令。

1 事故概況

某日20：26，7號機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥為單閥運(yùn)行方式，運(yùn)行人員檢查發(fā)現(xiàn)GV4調(diào)節(jié)閥的LVDT感應(yīng)桿支架脫落。經(jīng)過檢修人員就地確認(rèn)GV4調(diào)節(jié)閥實(shí)際已全關(guān)，LVDT感應(yīng)桿支架從根部斷裂，加固支架的2根斜拉筋也同時(shí)斷裂。GV4調(diào)節(jié)閥的位置反饋值由18 %突變?yōu)?5.37 %，負(fù)荷由496 MW降為423 MW，1號軸承振動X向由29.34 μm上升至72.72 μm，2號軸承振動X向由82.37 μm上升至228.68 μm，已接近汽輪機(jī)保護(hù)跳閘定值。

次日00：08，檢修人員在處理GV4調(diào)節(jié)閥的LVDT感應(yīng)桿支架斷裂缺陷時(shí)，該汽輪機(jī)突然跳閘，MFT動作，盤前發(fā)出“汽輪機(jī)軸承振動大”光字，首出原因?yàn)槠啓C(jī)軸承振動大。01：20，該調(diào)節(jié)閥LVDT感應(yīng)桿斷裂的支架恢復(fù)工作結(jié)束；01：30，汽輪機(jī)掛閘沖轉(zhuǎn)；03：13，機(jī)組并網(wǎng)。

2 事故原因分析

2.1 汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥控制原理

在汽輪機(jī)高壓缸的進(jìn)汽調(diào)節(jié)過程中，伺服模件接收調(diào)節(jié)閥的LVDT位置反饋信號值Y和指令設(shè)定值X，進(jìn)行計(jì)算比較后輸出對伺服閥的控制指令Z=X-Y，最終實(shí)現(xiàn)X=Y，即指令值Z為0(見圖1)。通過調(diào)節(jié)伺服閥內(nèi)部進(jìn)油通路，從而控制調(diào)門油缸進(jìn)出油量，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)過程中的正常開、關(guān)動作。當(dāng)Z＞0時(shí)(即指令大于反饋)，調(diào)節(jié)閥向上開大；當(dāng)Z＜0時(shí)(即指令小于反饋)，調(diào)節(jié)閥向下關(guān)小。

2.2 汽輪機(jī)軸振大跳機(jī)分析

當(dāng)GV4調(diào)節(jié)閥LVDT感應(yīng)桿支架脫落時(shí)，指令值X=18 %、反饋值Y=55.37 %、伺服閥控制指令Z=-37.37 %＜0，故GV4調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。當(dāng)檢修人員準(zhǔn)備處理該缺陷時(shí)，經(jīng)值長同意，將指令值X強(qiáng)制為-3 %，當(dāng)檢修人員將支架復(fù)位時(shí)，反饋值突變Y=-20.42 %，經(jīng)計(jì)算伺服閥控制指令Z=17.42 %＞0，GV4調(diào)節(jié)閥被打開。但反饋Y值不隨之變化，導(dǎo)致Y≠X，直至GV4調(diào)節(jié)閥全開，負(fù)荷由451 MW突升至493 MW。

圖1 汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥控制原理

此時(shí)，機(jī)組實(shí)際負(fù)荷493 MW高于AGC速率限制輸出的負(fù)荷設(shè)定值450 MW。由于機(jī)組在AGC的協(xié)調(diào)控制模式下運(yùn)行，實(shí)際負(fù)荷高于負(fù)荷設(shè)定值43 MW，協(xié)調(diào)系統(tǒng)迅速減小汽輪機(jī)主控的PID輸出，進(jìn)而減小了DEH系統(tǒng)的綜合閥位輸出，最后減小各調(diào)節(jié)閥指令值X。由于GV4調(diào)節(jié)閥被強(qiáng)制而不能接受綜合閥位指令，但GV1-GV3調(diào)節(jié)閥都接受綜合閥位指令，進(jìn)而關(guān)小各自的調(diào)節(jié)閥，造成汽輪機(jī)高壓缸四周進(jìn)汽嚴(yán)重不均，產(chǎn)生汽流激振，導(dǎo)致1號瓦軸承X向振動上升為108.45 μm，2號瓦軸承X向振動上升為255.26 μm，進(jìn)而觸發(fā)“汽輪機(jī)軸振動大”保護(hù)動作，使該汽輪機(jī)跳閘。

3 暴露的問題

(1) 措施不完善。檢修人員未要求運(yùn)行人員退AGC協(xié)調(diào)控制，也未要求機(jī)務(wù)關(guān)閉GV4調(diào)節(jié)閥的EH油管進(jìn)油閥，只是將GV4調(diào)節(jié)閥的指令強(qiáng)制為-3 %，而未強(qiáng)制為-100 %。這就造成GV4調(diào)節(jié)閥LVDT感應(yīng)桿支架在復(fù)位移動過程中反饋值突變?yōu)?20.42 %，致使伺服閥控制指令Z＞0，GV4調(diào)節(jié)閥全開，GV1-GV3調(diào)節(jié)閥關(guān)小，引起汽輪機(jī)軸振動大保護(hù)動作。

(2) 技術(shù)水平不高。焊接質(zhì)量和工藝要求不嚴(yán)格，造成支架和斜拉筋焊口開裂，促使GV4調(diào)節(jié)閥LVDT感應(yīng)桿支架脫落，導(dǎo)致反饋值錯(cuò)誤。

(3) LVDT感應(yīng)桿支架設(shè)計(jì)不合理。以往就發(fā)現(xiàn)了感應(yīng)桿支架不牢固，但僅僅以2根斜拉筋來加固，說明防范措施不完善、固定強(qiáng)度不夠，難以克服高壓調(diào)節(jié)閥振動強(qiáng)度大而頻繁的工作環(huán)境。

經(jīng)過以上分析，認(rèn)為此次事故暴露出的問題主要為消缺措施不完善和設(shè)備可靠性差。

4 防范對策與措施

4.1 加強(qiáng)設(shè)備巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患

重新梳理、完善重點(diǎn)區(qū)域和重要設(shè)備，特別針對隱蔽性大的區(qū)域以及設(shè)備易發(fā)生故障的部位，由設(shè)備責(zé)任人定期每日檢查，班組長做到每周至少3次檢查，分管專工每周2次檢查，并規(guī)范重點(diǎn)區(qū)域的檢查要求、制定重點(diǎn)設(shè)備的檢查標(biāo)準(zhǔn)。通過上述措施，提高巡查頻次，完善設(shè)備巡查要求，保證巡查質(zhì)量，達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患的目的。

4.2 完善處理預(yù)案，確保安全可控

總結(jié)歷次事故教訓(xùn)，收集缺陷處理經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，完善重大缺陷處理預(yù)案，讓工作人員在處理缺陷時(shí)有規(guī)程指導(dǎo)、流程參考，進(jìn)一步提高對重要設(shè)備缺陷的應(yīng)急處理能力，確保在消缺過程中安全措施的完備。

4.3 改進(jìn)固定支架， 消除設(shè)備隱患

為了改進(jìn)LVDT感應(yīng)桿支架結(jié)構(gòu)，查閱相關(guān)資料，積極聯(lián)系有關(guān)專家共同研究解決高壓調(diào)節(jié)閥LVDT感應(yīng)桿支架固定的問題。分析認(rèn)為：支架的選擇應(yīng)該既能保證調(diào)整精度，又能消除或減弱安裝位置的振動應(yīng)力。因此，采用“上大下小”3層塔形結(jié)構(gòu)的空心支架，不僅減輕了支架的重量，而且有效減弱了安裝位置振動應(yīng)力的傳導(dǎo)，其圓弧型的底部結(jié)構(gòu)，能夠增加與閥門提升桿的焊接面積。為了進(jìn)一步減弱振動應(yīng)力的傳導(dǎo)，設(shè)計(jì)了LVDT感應(yīng)桿的延長桿并用滑輪固定，使用小角度萬向節(jié)將延長桿與塔形支架連接。塔形支架水平安裝，并與延長桿垂直連接，有效抑制了振動應(yīng)力，并使LVDT感應(yīng)桿動作靈活，確保了測量精度。

經(jīng)上述改進(jìn)的LVDT支架，在使用中達(dá)到了預(yù)期效果，徹底消除了支架脫落的安全隱患。

4.4 強(qiáng)化安全技術(shù)培訓(xùn)，提高工作能力

一方面，通過事故案例和隱患問題加強(qiáng)作業(yè)人員的安全教育，提高安全意識和工作責(zé)任心；另一方面，通過開展技術(shù)培訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)交流以及應(yīng)急預(yù)案學(xué)習(xí)，結(jié)合檢修標(biāo)準(zhǔn)化和安全文明生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化工作，以提高班組員工在實(shí)際工作中對危險(xiǎn)點(diǎn)分析判斷和故障處理能力，確保風(fēng)險(xiǎn)可控。

5 結(jié)束語

此次7號機(jī)組汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥LVDT感應(yīng)桿支架脫落的停機(jī)事故，加深了對汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥位置反饋信號的穩(wěn)定性與運(yùn)行機(jī)組的安全性之間重要聯(lián)系的認(rèn)識。雖然LVDT感應(yīng)桿支架采用斜拉筋加固，但仍然不能克服高壓調(diào)節(jié)閥的快速調(diào)整和長期高頻振動所產(chǎn)生的應(yīng)力。如果能夠深刻認(rèn)識到LVDT感應(yīng)桿支架的隱患并采取有效的防護(hù)措施，或消缺時(shí)做好關(guān)閉EH油管進(jìn)油閥等必要的安全措施，就應(yīng)該能夠避免此類事故。