夏鵬遠(yuǎn)

（國(guó)家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 215300）

1 系統(tǒng)設(shè)備概述

某廠二期1000MW超超臨界機(jī)組的三級(jí)串聯(lián)旁路系統(tǒng)是由100%BMCR高壓旁路+50%中壓旁路+65%低壓旁路組成。其中高壓旁路安裝在鍋爐側(cè)，由4組25%BMCR閥組組成，如圖1超超臨界機(jī)組三級(jí)旁路系統(tǒng)圖所示[1]。

圖1 1000MW超超臨界機(jī)組三級(jí)旁路系統(tǒng)圖

高壓旁路兩側(cè)分別從鍋爐出口主蒸汽支管上接出，在接入鍋爐側(cè)一次冷再蒸汽支管的過程中要先經(jīng)歷減溫減壓等一系列措施，以便保護(hù)爐內(nèi)一次再熱的換熱器。

中壓旁路與低壓旁路設(shè)置在汽輪機(jī)側(cè)。中壓旁路由2組旁路閥組成，分別從一次再熱蒸汽管道接出，期間經(jīng)過減溫減壓后接入二次再熱冷端蒸汽母管。低壓旁路則由2組旁路閥組成，分別從二次再熱蒸汽管道接出，期間通過減溫減壓后接入凝汽器喉部。

高壓、中壓、低壓旁路分別設(shè)置一套液壓油站以便提供一定壓力的液壓油，作為旁路以及旁路減溫水閥門的動(dòng)力源。

高壓旁路閥內(nèi)有彈簧，正常運(yùn)行時(shí)高旁油站系統(tǒng)負(fù)責(zé)維持油壓，高旁閥門在液壓油壓力的作用下維持關(guān)閉的狀態(tài)。當(dāng)旁路油站故障導(dǎo)致油壓失去時(shí)，高旁閥門會(huì)在彈簧力的作用下迅速自動(dòng)開啟，且無法關(guān)閉，只能等液壓油壓力恢復(fù)。

2 高旁故障快開的原因及主要風(fēng)險(xiǎn)

2.1 高旁快開邏輯簡(jiǎn)介

考慮到某些異常情況下為防止鍋爐側(cè)超壓，高旁設(shè)置了兩種快開功能：

（1）第一種為邏輯觸發(fā)，觸發(fā)條件為：機(jī)組負(fù)荷>800MW并延時(shí)10s，發(fā)電機(jī)跳閘或汽機(jī)跳閘，且主汽壓力大于33.5MPa。

（2）第二種為硬接線觸發(fā)，主汽壓力測(cè)點(diǎn)直接連接至旁路閥上的3個(gè)快開繼電器，當(dāng)主汽壓力超過33.5Mpa時(shí)，只要任意一個(gè)快開繼電器被觸發(fā)，旁路閥即動(dòng)作。A、B、C、D側(cè)哪個(gè)旁路閥上的繼電器動(dòng)作便觸發(fā)哪側(cè)的旁路閥。

2.2 高旁快開的原因

（1）當(dāng)快開邏輯均滿足時(shí)觸發(fā)高壓旁路閥的快開功能，安全電磁閥失電，高旁快開。在DCS快開邏輯中4個(gè)高壓旁路閥組聯(lián)動(dòng)快開，同時(shí)開啟[2]。

（2）當(dāng)任意一個(gè)主汽壓高開關(guān)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作或者出現(xiàn)信號(hào)誤動(dòng)，該側(cè)高壓旁路閥組的安全電磁閥觸發(fā)失電保護(hù)動(dòng)作，致使該側(cè)高壓旁路快開，且無法遠(yuǎn)方控制。

（3）旁路油站油壓失去后，閥門會(huì)在彈簧力的作用下開啟。此種情況下4組高旁閥會(huì)同時(shí)開啟。

2.3 高旁快開的主要風(fēng)險(xiǎn)（不限于以下）

（1）高壓旁路開啟后，因大量蒸汽流入旁路管路，超高壓缸蒸汽通流量將急劇下降，若此時(shí)超高調(diào)門承擔(dān)調(diào)節(jié)汽壓工作，則OSB輸出將達(dá)到下限20%，超高壓缸將喪失功率輸出能力，超高排溫度會(huì)因通流量大幅下降而快速升高，超高壓缸整體溫度水平超限，甚至直接觸發(fā)超高排溫度高跳機(jī)邏輯。此外各汽缸功率輸出的占比大幅改變，會(huì)造成汽輪機(jī)軸向推力變化，以及破壞軸瓦之間的平衡，可能出現(xiàn)參數(shù)越限，甚至引起汽輪機(jī)設(shè)備損壞。

（2）超高排溫度升高后，有較大可能造成一再入口聯(lián)箱金屬管壁連鎖超溫，降低受熱面金屬壽命甚至出現(xiàn)高溫裂紋。同時(shí)由于某廠高壓供熱蒸汽以及輔汽汽源也來自冷再，也容易發(fā)生超溫現(xiàn)象，影響供熱品質(zhì)和輔汽用戶[3]。

（3）因高旁誤動(dòng)后將導(dǎo)致大量高溫高壓蒸汽經(jīng)由旁路直接進(jìn)入再熱器，此時(shí)一再蒸汽極有可能出現(xiàn)超壓情況。這將導(dǎo)致高、中、低壓缸中流經(jīng)大量蒸汽，這將導(dǎo)致部分通流區(qū)域承受的高壓差超過設(shè)計(jì)參數(shù)，這將導(dǎo)致各缸體承受過度載荷，進(jìn)而損傷汽輪機(jī)組。若出現(xiàn)高、中壓缸進(jìn)汽壓力高，同時(shí)伴隨汽溫以及排汽壓力下降的情況，則可能導(dǎo)致低壓缸排汽干度低，造成尾部葉片出現(xiàn)水沖蝕損傷，增加葉片斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，甚至引起葉片破碎等惡性事故。

（4）超高排、高排溫度控制器動(dòng)作自動(dòng)關(guān)小高壓、中壓調(diào)門后，再熱蒸汽壓力和各級(jí)抽汽壓力均可能出現(xiàn)大幅波動(dòng)，小機(jī)轉(zhuǎn)速可能同時(shí)晃動(dòng)導(dǎo)致給水流量不穩(wěn)，供熱品質(zhì)下降，對(duì)應(yīng)的高壓加熱器可能出現(xiàn)虛假水位，閃蒸等問題。

（5）若再熱器安全門開啟，工質(zhì)將會(huì)大量流失，凝汽器水位下降鍋過快，影響凝汽器真空等機(jī)組運(yùn)行參數(shù)。

（6）鍋爐高負(fù)荷情況下，低壓缸排汽和流經(jīng)低旁的大量蒸汽進(jìn)入凝汽器，此時(shí)低旁減溫水裕度不足，無法有效的降低低旁閥后蒸汽溫度，可能導(dǎo)致凝汽器超熱負(fù)荷，凝汽器真空急速上升，造成機(jī)組停機(jī)。

3 高旁故障快開的處理措施

（1）首先確認(rèn)高旁閥組為單側(cè)閥門全開，同時(shí)高壓旁路油站油壓未出現(xiàn)異常降低，對(duì)應(yīng)高壓旁路減溫水正常開啟，DCS上可能出現(xiàn)主汽壓力高信號(hào)顯示。這時(shí)應(yīng)懷疑是由壓力信號(hào)出現(xiàn)異常引起的誤動(dòng)，此時(shí)的處理方式應(yīng)為穩(wěn)住機(jī)組工況，盡快聯(lián)系熱工班組處理。

（2）確認(rèn)機(jī)組協(xié)調(diào)退出，并切至手動(dòng)控制方式，DEH控制方式改為限壓方式。通過提升負(fù)荷設(shè)定值以期全開汽輪機(jī)超高壓調(diào)門，同時(shí)密切監(jiān)視汽輪機(jī)超高壓缸葉片溫度、超高排溫度、軸向位移、軸瓦溫度、振動(dòng)等重要參數(shù)的變化情況。

（3）制粉系統(tǒng)方面則應(yīng)按F磨煤機(jī)-A磨煤機(jī)-E磨煤機(jī)的順序快速停運(yùn)制粉系統(tǒng)，保留3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，將鍋爐負(fù)荷降至50%以下；同時(shí)維持水煤比正常；控制爐內(nèi)氧量、爐膛負(fù)壓正常，避免發(fā)生劇烈波動(dòng)。

（4）將輔汽及供熱系統(tǒng)汽源切至鄰機(jī)供給，小機(jī)汽源若壓力或溫度晃動(dòng)則應(yīng)及時(shí)切換至輔汽供汽。

（5）高旁開啟后，主汽壓下降速度過快，給水流量控制可能發(fā)生滯后，此時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注過熱度及汽溫變化，做好快速跌汽溫的事故預(yù)想。

（6）若一次再熱器出現(xiàn)超壓情況，應(yīng)確認(rèn)再熱器安全門自動(dòng)開啟，同時(shí)繼續(xù)減鍋爐熱負(fù)荷，確保一次再熱器壓力穩(wěn)定。

（7）若再熱器安全門因壓力上升過快出現(xiàn)反復(fù)開關(guān)的情況，可以通過開大低壓旁路來緩解再熱汽壓力上升速率。再熱器安全門開啟后，應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)備用凝輸泵加大補(bǔ)水量，避免工質(zhì)流失導(dǎo)致凝汽器水位下降過快。

（8）值班員可適當(dāng)降低給水焓值偏置設(shè)定值，增加水流量，其目的是提升主汽壓力；處理前期可適當(dāng)降低主汽溫度，以保證高排溫度不超限，后期應(yīng)及時(shí)回調(diào)參數(shù)，防止主汽溫度下降過快。超高排溫度高時(shí)，可通過適當(dāng)改小中壓調(diào)門開度來分配進(jìn)汽量，達(dá)到控制超高排溫度的目的。

（9）低壓旁路開啟后應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視凝汽器真空，循環(huán)水出水溫度等參數(shù)，必要時(shí)啟動(dòng)備用真空泵和循泵，保障凝汽器真空穩(wěn)定。

（10）時(shí)刻注意檢查各系統(tǒng)水位、流量、電機(jī)電流、溫度、壓力等情況，并及時(shí)發(fā)出調(diào)節(jié)指令，其中尤其需要注意的是在低壓旁路或再熱器安全門開啟后，凝結(jié)水流量、壓力，凝泵電流，凝汽器水位，給水泵密封水回水溫度等參數(shù)將可能發(fā)生巨大波動(dòng)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整相關(guān)參數(shù)。

（11）輔汽溫度可能出現(xiàn)波動(dòng)，加強(qiáng)監(jiān)視和調(diào)整。

（12）高壓旁路故障隔離或消除前，可通過將因誤動(dòng)而快開的高壓旁路修改為手動(dòng)控制方式并將開度指令設(shè)定至當(dāng)前開度，高壓旁路誤動(dòng)故障消除后，加強(qiáng)監(jiān)視高壓旁路，防止出現(xiàn)由于指令突然變化，導(dǎo)致閥門快速關(guān)閉，如未加以防范則可能造成主汽壓，再熱汽壓以及高排溫等機(jī)組參數(shù)再次大幅變化，出現(xiàn)再熱器事故減溫噴水后過熱度不足，給水流量下降等問題。

4 當(dāng)出現(xiàn)以下情況執(zhí)行緊急停運(yùn)機(jī)組操作

（1）若再熱汽安全門動(dòng)作不正常，一次再熱器進(jìn)口壓力繼續(xù)超壓至14MPa,一次再熱器出口壓力繼續(xù)超壓至13.28MPa，且有繼續(xù)上漲趨勢(shì)，應(yīng)立即緊急停爐。

（2）若因超高排溫度高導(dǎo)致切缸，則應(yīng)立即打閘停機(jī)。若超高排溫度超過516℃，并且在15分鐘內(nèi)未能下降或超高排溫度達(dá)530℃后，機(jī)組應(yīng)手動(dòng)打閘。若高壓旁路閥后溫度達(dá)到520℃，投運(yùn)減溫水無效情況下，機(jī)組應(yīng)手動(dòng)打閘。

（3）關(guān)注汽輪機(jī)重要參數(shù)，確認(rèn)一至六瓦振動(dòng)值小于11.8mm/s，軸瓦溫度小于130° C。七、八、九瓦振動(dòng)小于14.8mm/s，軸瓦溫度小于107°C。軸向位移在±1.0mm之間，汽輪機(jī)各瓦軸振小于130um，若接近且有繼續(xù)上升趨勢(shì)，立即手動(dòng)打閘。

（4）再熱蒸汽溫度超過624℃或再熱器管壁出現(xiàn)多點(diǎn)超溫，在15分鐘內(nèi)不能恢復(fù)正常應(yīng)立即緊急停爐。

（5）若主、再熱蒸汽溫度10分鐘下降數(shù)值達(dá)到或超過50℃，按規(guī)程要求立即緊急停機(jī)。

（6）若高壓旁路4組閥門聯(lián)動(dòng)開啟，開度大于50%且持續(xù)開大，短時(shí)高壓旁路油站油壓無法恢復(fù)，應(yīng)立即緊急停機(jī)。

（7）一旦事故處理過程中，達(dá)到緊急停爐或緊急停機(jī)條件或重要參數(shù)接近跳閘值，則立即手動(dòng)打閘機(jī)組，并就地確認(rèn)液動(dòng)盤車進(jìn)油手動(dòng)門開啟，關(guān)注加倉(cāng)高揮發(fā)份煤種磨組的防爆工作，按措施執(zhí)行停運(yùn)，并做好后續(xù)防爆吹掃工作，做好緊急停機(jī)的相關(guān)后續(xù)工作。

5 結(jié)語(yǔ)

文章分析了1000MW超超臨界機(jī)組旁路系統(tǒng)中的高壓旁路系統(tǒng)發(fā)生故障快開現(xiàn)象的原因以及伴隨的主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并詳細(xì)制定了該事故發(fā)生后的一系列從發(fā)生到消除故障期間的處理措施，同時(shí)還有出現(xiàn)不可控情況下的緊急停爐標(biāo)準(zhǔn)。確保事故處理方向正確，時(shí)間緊湊，從而在最大程度上保障機(jī)組設(shè)備的安全。