機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)再熱器保護(hù)喪失機(jī)組跳閘解析

鄭建林 葛成巍

（1.國(guó)網(wǎng)能源新疆準(zhǔn)東煤電有限公司，新疆 奇臺(tái)831800；2.神華浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧海 315612）

神華集團(tuán)某發(fā)電公司一期工程建設(shè)2×660MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組。 三大主機(jī)均由上海電氣集團(tuán)供給，汽輪機(jī)采用的是上汽引進(jìn)西門(mén)子技術(shù)生產(chǎn)的660MW超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)（型號(hào)：N660-25/600/600）。該汽輪機(jī)設(shè)置兩個(gè)高壓主汽門(mén)和兩個(gè)高壓調(diào)門(mén)、兩個(gè)中壓主汽門(mén)及兩個(gè)中壓調(diào)門(mén)和一個(gè)過(guò)載補(bǔ)汽閥，機(jī)組采用全周進(jìn)汽，沒(méi)有調(diào)節(jié)級(jí)，第一級(jí)采用斜置噴嘴。汽輪機(jī)具有八級(jí)非調(diào)整回?zé)岢槠?，設(shè)有三臺(tái)高壓加熱器、一臺(tái)除氧器、四臺(tái)低壓加熱器和一臺(tái)疏水冷卻器。汽輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3000 r/min。機(jī)組設(shè)置一套容量為40%的高壓和低壓兩級(jí)串聯(lián)汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)用以機(jī)組的啟動(dòng)。

1 異常發(fā)生經(jīng)過(guò)及處理過(guò)程

機(jī)組運(yùn)行期間，發(fā)生了一起非停事件。用電切換完畢。18：22發(fā)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷下降較快，立即檢查運(yùn)行設(shè)備及參數(shù)，發(fā)現(xiàn)中調(diào)門(mén)由8.7%關(guān)閉至0，18：25爐MFT，大聯(lián)鎖動(dòng)作，機(jī)組跳閘，首出“再熱器保護(hù)喪失”。檢查MFT動(dòng)作聯(lián)鎖正常，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速惰走情況正常。

參數(shù)變化與操作記錄：

18：02，#1機(jī)組并網(wǎng)，快速升負(fù)荷至46MW，燃料量由并網(wǎng)前66噸升至70噸，后繼續(xù)加燃料至80噸，主汽壓力由并網(wǎng)前11.7MPa緩慢升高，主汽溫度由并網(wǎng)前564℃開(kāi)始升高，分離器過(guò)熱度并網(wǎng)前1.8℃，并網(wǎng)后緩慢升高，省煤器入口給水量在此過(guò)程中一直維持在800-850噸（啟動(dòng)循環(huán)泵運(yùn)行），電泵再循環(huán)已經(jīng)全關(guān)，電泵流量在并網(wǎng)時(shí)為508噸，機(jī)側(cè)中調(diào)門(mén)開(kāi)度并網(wǎng)帶46MW負(fù)荷時(shí)為4.6%，隨負(fù)荷升高該門(mén)開(kāi)度逐漸開(kāi)大，18：04逐漸開(kāi)至8.4%，負(fù)荷81MW，低旁并網(wǎng)前開(kāi)度42%，并網(wǎng)后逐漸開(kāi)始關(guān)閉，18：04關(guān)至0，高排溫度并網(wǎng)時(shí)

圖1

事件經(jīng)過(guò)：

#1機(jī)組經(jīng)過(guò)檢修于2月6日18：02并網(wǎng)，事故前，#1機(jī)組負(fù)荷102.8MW，TF 方式；給煤量 75t／h；主蒸汽壓力 12.7MPa；主蒸汽溫度562.5℃；再熱蒸汽壓力2.73MPa；再熱器溫度551℃；雙引、雙送、雙一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，爐水循環(huán)泵運(yùn)行，1A／1B磨煤機(jī)運(yùn)行，微油投入；電泵運(yùn)行；給水壓力 16.4MPa，給水流量 610t／h；省煤器入口流量 821t／h，廠456℃，并網(wǎng)后該溫度逐步下降，18：04降至415℃后開(kāi)始回升，18：04再熱汽熱段壓力由并網(wǎng)時(shí)的1.7MPa升至2.2MPa，18：10，負(fù)荷最高升至 168MW。 18：07主汽壓力升高至 12.2MPa，18：08升至 12.76MPa，18：10 升至 13.2MPa，后保持穩(wěn)定，18：09，操作減燃料 5 噸，18：10 再次減燃料5噸，兩次共計(jì)減燃料10噸，電泵出力，18：09升至489噸，18：10 升至 535 噸，最高升至 574 噸，負(fù)荷 18：10 開(kāi)始下降，18：12，降至134MW，隨后負(fù)荷有幾次小范圍升高，中調(diào)門(mén)開(kāi)度隨負(fù)荷變化而變化，主汽壓力13.1MPa，再熱熱段壓力2.7MPa，18：13主汽溫度由576℃ 開(kāi) 始 緩 慢 下 降 ，18：16 負(fù) 荷 降 至 123MW，18：19， 負(fù) 荷 降 至104MW，18：20，負(fù)荷降至102MW，隨后2分鐘內(nèi)負(fù)荷下降速度較快至停機(jī)，而18：21-18：22增加燃煤量5噸至75噸，電泵電流最大加至429A后穩(wěn)定在408A。

直接原因：中調(diào)門(mén)由8.7%關(guān)閉至0，再熱器干燒保護(hù)動(dòng)作，造成機(jī)組跳閘。

2 高排溫度控制器原理解析

關(guān)于中壓調(diào)門(mén)關(guān)閉，DEH內(nèi)部邏輯是這樣設(shè)置的，在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中,由于高壓缸進(jìn)汽量的減少,導(dǎo)致高壓缸未幾級(jí)葉片在高速旋轉(zhuǎn)下摩擦產(chǎn)生的高溫得不到有效的冷卻,葉片可能產(chǎn)生超出許用范圍的熱應(yīng)力和差脹,為此DEH專(zhuān)門(mén)設(shè)置了高排溫度限制調(diào)節(jié)器,通過(guò)限制中調(diào)門(mén)的開(kāi)度來(lái)增加高壓缸的進(jìn)汽量,從而避免高壓缸長(zhǎng)葉片區(qū)域的蒸汽溫度超過(guò)最大許可值。

高排溫度限制調(diào)節(jié)器是一個(gè)PI調(diào)節(jié)器.DEH用高壓缸（12級(jí)后）的蒸汽溫度MAA50CT015/016/017表示長(zhǎng)葉片溫度；用高壓內(nèi)缸壁溫MAA50CT011/012/013代表高壓轉(zhuǎn)子溫度,轉(zhuǎn)子溫度和葉片溫度的溫差再乘以－1作為調(diào)節(jié)器的輸入偏差.調(diào)節(jié)器的輸出值經(jīng)雙向限幅,調(diào)節(jié)器的輸出YHATR始終大于零,送至進(jìn)汽設(shè)定值形成功能頁(yè)OSB。當(dāng)葉片溫度升高,偏差增大,限制調(diào)節(jié)器的輸出YHATR為正。OSB在送給中壓調(diào)門(mén)的指令中減去YHATR,從而關(guān)小中壓調(diào)門(mén),達(dá)到增加高壓缸進(jìn)汽的目的。而且OM 上的HP EXT TEMP CTRL ACT[HATRIE]燈亮.高壓葉片和轉(zhuǎn)子的溫差為負(fù)時(shí),由于調(diào)節(jié)器輸出限幅的作用,YHATR＝0,不對(duì)中調(diào)門(mén)進(jìn)行限制。

在以下情況下,高排溫度限制調(diào)節(jié)器處于跟蹤狀態(tài),保持當(dāng)前值。

1）限壓方式下（GDE）,主汽壓力調(diào)節(jié)器有效FDPRIE；

2）汽輪機(jī)啟動(dòng)裝置有效TABIE,即TAB起作用時(shí)；

3）高排溫度限制調(diào)節(jié)器無(wú)效。

高拍溫度控制器的輸出YHATR值等于零,或者運(yùn)行人員在OM手動(dòng)退出調(diào)節(jié)器的投入子環(huán)都將使高排溫度限制調(diào)節(jié)器無(wú)效。此時(shí)OM上的HP EXT TEMP CTRL ACT[HATRIE]燈不亮,YHATR值強(qiáng)制為0。

葉片溫度與轉(zhuǎn)子溫度的差值△還用于高排溫度保護(hù)：

△＞-15,報(bào)警,關(guān)高調(diào)門(mén)切高壓缸,開(kāi)高排通風(fēng)閥；△＞-10,警告；△＞0,ETS動(dòng)作,汽輪機(jī)跳閘。

高壓缸切除后,只有機(jī)組負(fù)荷大于100MW且高壓葉片溫度小于515℃兩個(gè)條件都滿(mǎn)足,自動(dòng)投入SGC OPEN HP－TURB的程控,恢復(fù)高壓缸進(jìn)汽運(yùn)行。

下圖為高壓轉(zhuǎn)子溫度與高壓葉片溫度的限制曲線：

圖2

3 熱態(tài)啟動(dòng)失敗原因分析

根本原因在于對(duì)極熱態(tài)啟動(dòng)工況風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不到位，沒(méi)有意識(shí)到由于給水流量不足將會(huì)導(dǎo)致短時(shí)間不能迅速帶負(fù)荷，使高排末級(jí)溫度升高，造成中壓調(diào)門(mén)按照邏輯關(guān)閉，最終導(dǎo)致再熱器斷汽保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。具體分析如下：

1）負(fù)荷最大到168MW，是因?yàn)殛P(guān)閉低旁后，再熱器內(nèi)汽量進(jìn)入中壓缸做功形成，而非機(jī)組參數(shù)所能帶實(shí)際負(fù)荷，操作中對(duì)此考慮不周，而在負(fù)荷開(kāi)始下降時(shí)，對(duì)負(fù)荷變化的關(guān)注不夠，另外并網(wǎng)后關(guān)旁路的時(shí)間比較靠前，從此次事故過(guò)程的參數(shù)曲線看，在本次沖車(chē)參數(shù)的前提下，保證130MW以上負(fù)荷，低旁關(guān)閉，也能保證高排溫度不升高，以后的操作中，應(yīng)在能夠保證負(fù)荷的前提下，即燃料和給水均能滿(mǎn)足轉(zhuǎn)入干態(tài)時(shí)運(yùn)行的要求，再關(guān)閉低旁。

2）高排溫度逐步升高，是幾個(gè)原因綜合而成，第一，負(fù)荷下降，使高壓缸進(jìn)汽量下降；第二，低旁關(guān)閉后，不能保證負(fù)荷變化時(shí)高壓缸的通流量，可能造成負(fù)荷下降。高壓缸進(jìn)汽量下降，中調(diào)門(mén)關(guān)小，高壓缸進(jìn)汽量下降，高排溫度升高，這是個(gè)惡性循環(huán)；第三，汽泵未及時(shí)并泵，電泵出力574噸電流408A，已經(jīng)接近電泵額定最大出力，而在此負(fù)荷和升負(fù)荷過(guò)程中，電泵流量和鍋爐蒸發(fā)量不匹配。此次教訓(xùn)告訴我們熱態(tài)和極熱態(tài)啟動(dòng)，必須保證一臺(tái)汽泵3000r/min旋轉(zhuǎn)備用，最好并入汽泵運(yùn)行，以便隨時(shí)增加給水。

3）關(guān)于在熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，負(fù)荷和參數(shù)的調(diào)整，煤與水的調(diào)整是保證關(guān)鍵，當(dāng)值班員發(fā)現(xiàn)主汽壓力升高且主汽溫度升高時(shí)，應(yīng)采取加水的方法，而此操作中加水滯后，減煤在前，雖然保證了主汽參數(shù)，但造成了負(fù)荷的下降。

4）熱態(tài)沖車(chē)參數(shù)的選擇，在保證過(guò)熱度的前提下，應(yīng)盡量降低沖車(chē)參數(shù)，以增加汽輪機(jī)進(jìn)汽量，降低高壓缸末級(jí)葉片的鼓風(fēng)造成的葉片溫度和高排溫度升高的影響。

5）對(duì)DEH內(nèi)部細(xì)小邏輯存在普遍認(rèn)識(shí)不足的問(wèn)題。見(jiàn)微知著，一定要對(duì)邏輯狠下功夫，把邏輯吃懂吃透。

［1］邯峰發(fā)電廠2×660MW機(jī)組《儀控培訓(xùn)教材》[Z].

［2］華電望亭電廠DEH調(diào)試報(bào)告[R].

［3］神華國(guó)華寧海B廠DEH設(shè)備資料[Z].

［4］華能玉環(huán)電廠運(yùn)行規(guī)程[S].