發布日期：2022-04-20 點擊率：91
引言
華能福州電廠#6汽輪機是上海電氣集團生產的N660-25/600/600、超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、八級回熱抽汽、凝汽式汽輪機。控制油系統采用EH高壓抗燃油,主汽輪機與給水泵的小汽機共用一套控制油系統,原控制油系統配備兩臺100%容量的控制油泵,容量為82L/min,一運一備,均為德國博世力士樂公司生產,正常運行EH油壓力16MPa。汽輪機控制系統采用西門子最新的sPPA-T3000系統。
1西門子汽輪機閥門活動試驗ATT
超超臨界機組運行參數很高,高溫蠕變、高溫氧化皮、固體顆粒腐蝕等因素可能造成汽輪機閥門的卡澀,留下嚴重的安全隱患。為驗證各汽門能否正常關閉,跳閘電磁閥能否正常動作,防止和及時發現汽輪機主汽門及調門閥門卡澀缺陷,根據二十五項反措規定,汽輪機必須定期進行閥門活動試驗。
西門子公司要求汽輪機ATT試驗時負荷低于80%,DEH系統工作正常,汽輪機運行工況穩定,各輔助系統運行情況良好,參數穩定。整個試驗過程通過DEH的順序控制邏輯sGC實現。試驗過程中某個閥門從全開狀態向全關狀態動作時,一個獨立的定時器會工作,記錄該閥門的關閉時間,并判斷時間是否合格。在DEH上投入sGC子組控制后,汽輪機閥門活動試驗開始,試驗順序如下:
(1）A側高壓調門的閥限自動設定為0,該調門逐漸關閉,同時B側高壓調門自動打開,維持機組負荷不變。
(2）A側高壓調門全關后,進行A側高壓主汽門的活動試驗:主汽門的兩個跳閘電磁閥分別動作1次,高壓主汽門全程活動2次。
(3）A側高壓主汽門全關后,進行A側高壓調門的活動試驗:調門的兩個跳閘電磁閥分別動作1次,高壓調門全程活動2次。
(4）A側高壓主汽門和高壓調門試驗完畢,主汽門自動全開,A側高壓調門緩慢打開,B側高壓調門緩慢關小,恢復至試驗前狀態。
(5）繼續順序進行B側高壓主汽門和高壓調門、A側中壓主汽門和中壓調門、B側中壓主汽門和中壓調門試驗。
2油動機結構
西門子汽輪機油動機設計思路嚴謹、簡約,油系統較為簡潔,故障點較少,可靠性高。但也存在油路測點少,缺乏油路故障自動判斷及快速隔離故障能力的問題。660Mw西門子汽輪機閥門包括A/B側高壓主汽門和高壓調門、A/B側中壓主汽門和中壓調門以及一個補汽閥,共計9個閥門,所有閥門均由油動機控制開啟和關閉,EH油直接從EH油供油母管供應到汽輪機油動機,油路控制回路集中在油動機本體上,各油動機控制回路獨立布置。
以調門油動機為例:從供油系統來的EH油經過過濾器后分為兩路,一路到跳閘電磁閥,一路到調門電液伺服閥。跳閘電磁閥共兩只,冗余配置,接收汽輪機保護系統來的信號。汽輪機正常運行時,跳閘電磁閥為帶電狀態,大小單向閥保持關閉狀態。電液伺服閥接收控制系統來的信號,根據需要將EH油通到活塞進油腔室,克服彈簧力作用開大閥門,或將EH油從油缸進油腔室中放出,使閥門在彈簧力作用下關小。控制系統接收閥門的位置反饋信號,和閥門的指令信號比較,發出指令到電液伺服閥,從而精確地將閥門控制在所需開度。
跳閘電磁閥接收到保護系統的跳閘信號后失電,失電的跳閘電磁閥接通泄油回路,使小單向閥的壓力油泄壓,進而使小單向閥打開,小單向閥打開后將大單向閥的壓力油接通泄油通道,導致大單向閥打開,大單向閥連接著油動機油缸活塞的上下腔室,使活塞上下腔室接通,同時連接泄油通道,進油腔室的油也回到泄油通道,活塞兩邊油壓相等,油動機在彈簧力的作用下迅速關閉,整個油動機的關閉時間<200ms。
3一起典型事件
9月11日,#6機組在ATT試驗時,異物卡澀#1高壓調門跳閘電磁閥1進油節流孔導致機組跳閘。
3.1事件過程
9月11日12:08,6號機組510Mw,主蒸汽溫度602℃,主蒸汽壓力20.8MPa,再熱器溫度583℃,A/C/D/E/F磨運行。開始執行定期工作ATT主機閥活動試驗。12:09:55,左側高壓調門跳閘電磁閥1動作,調門全關:12:10:38,控制油A泵出口壓力<13.5MPa(135bar）,A泵異常報警:12:10:39,控制油A泵出口壓力13.4MPa(134bar）,母管壓力13.2MPa(132bar）,A泵出口壓力
3.2原因分析
解體檢查#1高壓調門跳閘電磁閥1,發現在電磁閥節流孔前有15mm長、1mm寬的異物（橡膠密封圈殘片）。解體檢查高壓油動機控制油模塊內的單向控制閥、伺服閥入口濾網、油動機進油濾網、EH系統回油濾網均正常,吊出A/B控制油泵電機,檢查兩臺控制油泵聯軸器也正常。
ATT試驗中異物堵塞跳閘電磁閥1的節流孔后,當試驗進行到跳閘電磁閥1失電動作時,調門能順利關閉,但恢復過程中,因異物堵塞跳閘電磁閥無法接通油路,導致小單向閥的壓力油壓無法建立,小單向閥保持打開狀態,進而使大單向閥的壓力油與泄油回路接通,大單向閥也是打開狀態,該調門油動機油腔內外油壓泄掉,且進油腔室與泄油回路連接,彈簧力使調門關閉,反饋始終為0,此時一旦調門存在開啟指令,則調門伺服閥動作開始進油,而EH油還未進入油動機進油腔就被泄走,調門無法開啟,調門指令和反饋的偏差會持續存在并不斷擴大,調門控制回路會控制伺服閥的油流量越來越大,并全部通過泄油回路返回EH油箱,導致EH油母管壓力迅速下降,加之EH油泵容量偏小,兩臺EH油泵運行仍無法維持EH油壓,當EH油壓降至10.5MPa后延時5s汽輪機跳閘。
3.3事件暴露的問題
跳機事件的直接原因是控制油壓低于保護值。事件暴露了以下問題:
（1）EH油系統存在雜質。
（2）DEH控制系統在出現跳閘電磁閥故障或單向閥故障時無法自動判斷故障。
（3）國產油動機配件質量水平有待提高。
3.4采取的防范措施
為避免汽輪機正常運行中或ATT試驗中EH油壓下降造成跳機事故,針對跳機事件暴露出的問題,采取了以下預防措施:3.4.1修改優化DEH邏輯,增加故障自動判斷及隔離功能
因目前DEH無法監視單向閥前油壓及單向閥狀態,經論證后采取了以下邏輯優化:
（1）增加ATT試驗時DEH檢測到控制油母管壓力異常同時調門指令反饋偏差大時,發出信號將調門伺服閥指令清零的邏輯。當母管壓力>15.0MPa（150bar）,延時30s,才允許投入子環恢復。
邏輯保護條件:（邏輯關系"與"延時5s）兩個跳閘電磁閥輸出帶電指令:調門指令>8%:實際調門全關:油壓<14.0MPa（140bar）:調門ATT試驗進行中（補汽閥屬于MAA1高壓主汽門1、調門1組）:
邏輯保護結果:將伺服閥指令置零:將調門閥限降至-5%。
未設計做主汽門活動試驗時跳閘電磁閥卡澀主汽門無法開啟,自動帶電關閉前導閥的邏輯,是因為前導閥管路內有節流孔,即使發生跳閘電磁閥故障,泄油量也不會很大。曾利用停機機會在#5機做試驗,主汽門跳閘電磁閥失電關閉,前導閥失電開啟情況下,控制油壓由16.1MPa（161bar）下降至15.7MPa（157bar）,控制油泵電流由29A上升至43A,對油壓的影響不是很大。
（2）增加主汽門及調門跳閘電磁閥斷線等導致電磁閥失電時將閥位置零邏輯。
1）主汽門邏輯保護條件:（邏輯關系"與"）任一跳閘電磁閥無指令輸出:有且只有一臺控制油泵運行（為躲過順控啟動控制油系統的注油過程,當兩臺控制油泵同時運行超過4s時,跳閘電磁閥無指令輸出,不會關閉前導閥。）邏輯保護結果:開啟前導閥電磁閥,關閉前導閥（前導閥帶電關閉,切斷供油）。
2）調門邏輯保護條件:任一跳閘電磁閥無指令輸出。邏輯保護結果:將伺服閥指令置零:將調門閥限降至-5%。
3.4.2加強運行人員的培訓,制定ATT試驗措施
運行部加強運行人員培訓,提高異常狀態應急處置水平。做好事故預想,在油動機出現類似情況時,能及時中斷試驗或隔離故障油路,避免機組跳閘,并制定ATT試驗時的運行措施。
三期ATT試驗每個閥門組分開逐個執行,按順序#1高壓、#2高壓、#1中壓、#2中壓閥門組活動試驗,補汽閥暫不執行:做閥試驗前現場確認控制油系統運行正常,各主汽門、調門正常:試驗前與主控做好聯系,保持通信暢通,將對應的供油手動門手柄裝好后,開始該組閥試驗,如遇跳閘電磁閥故障、單向閥卡澀等異常情況造成大量泄油,控制油壓下降,邏輯動作不正常,未能將故障點切除時,及時關閉該組閥門供油手動門。試驗完畢取下手柄。
3.4.3控制油系統擴容改造,提高控制油系統穩定性
將6A、6B控制油泵改為博世力士樂新的大容量油泵,流量由82L/min升級為103L/min,并由油箱內改為臥式外置于油箱旁,泵溢流管連通至油箱:6A、6B控制油泵入口處各增加一個入口濾網以及一個手動隔離球閥。
3.4.4加裝高性能抗燃油系統在線濾油機
為了使EH控制油的各項指標（如水分、顆粒度、酸值、電阻率等）均能符合相關標準要求,在#6汽機的抗燃油系統上安裝1套在線濾油裝置KZTZ-2,替換原只有脫水效果真空濾油機。可對運行中抗燃油進行再生、脫水、凈化,除去油品老化劣化產生的有害酸性產物、膠質、水分及油中的機械雜質等,保持油品性能的長期穩定,可使油品性能指標充分滿足調速系統設備安全運行的要求。
4結語
綜上所述,國產西門子油動機配件可靠性不高、EH油設計容量偏小及西門子DEH系統保護邏輯不完善等問題,導致了福州電廠#6機組跳機事件,福州電廠針對性采取邏輯優化、技術改造、運行人員技能培訓、加強油質管理及設備清洗等措施,有效消除了ATT試驗過程中的安全隱患,事實證明在ATT試驗過程中發生故障導致EH油壓下降時,能及時隔絕故障并迅速恢復正常,未造成事故擴大,說明防范措施是合理和可行的,為其他同類型機組提供了借鑒經驗。
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