關(guān)于全廠廠用電失去汽輪機(jī)處理過程中的分析與探討

王楠

（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010206）

關(guān)于全廠廠用電失去汽輪機(jī)處理過程中的分析與探討

王楠

（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010206）

對(duì)于火力發(fā)電廠而言，盡管在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)做了充分的考慮，但受惡劣天氣或突發(fā)性事故影響，還是存在著全廠供、用電與外界中斷的可能，而目前對(duì)于大多數(shù)長(zhǎng)期在大電網(wǎng)中穩(wěn)定運(yùn)行的機(jī)組、尤其是大型汽輪機(jī)組來說，一般都不具有脫網(wǎng)單機(jī)帶廠用電穩(wěn)定運(yùn)行的能力。因此，一旦全廠供、用電與外界中斷這種情況出現(xiàn)，就會(huì)出現(xiàn)全廠失電的情況。全廠失電，如何保證汽輪機(jī)安全停運(yùn)，是十分值得關(guān)注的事情。

廠用電 汽輪機(jī) 軸封 潤(rùn)滑油 真空

廠用電失去的原因很多，但是對(duì)汽輪機(jī)及其系統(tǒng)來說，主要是失去給水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、閉式水系統(tǒng)、開式水系統(tǒng)、工業(yè)水系統(tǒng)、EH油系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、軸封蒸汽系統(tǒng)等，在這些設(shè)備或系統(tǒng)均不能運(yùn)行或者不能維持的情況下，如何將汽輪發(fā)電機(jī)組安全停運(yùn)就變得尤為重要。完善的事故預(yù)案可以有效的減輕事故造成的損壞，為此必須制定相應(yīng)的事故預(yù)案，這些預(yù)案在事故處理中發(fā)揮著重要的作用，但是其中的一些措施及處理方法是否合理和完善，仍需要深入分析與探討。為了方便討論，在下文中認(rèn)為機(jī)組失去廠用電后，汽輪機(jī)保護(hù)動(dòng)作正常，柴油發(fā)電機(jī)投運(yùn)正常，保安段電源、直流電源和UPS電源工作正常，與之相關(guān)的設(shè)備系統(tǒng)均能正常投用。

1 廠用電失去后的常規(guī)做法

對(duì)于正常運(yùn)行的汽輪機(jī)，廠用電失去跳閘后，主要保證汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)、隔絕凝汽器、維持軸封供汽三個(gè)方面，主要內(nèi)容如下：

（1）確認(rèn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降，所有主汽門和調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉，抽汽逆止門關(guān)閉；（2）確認(rèn)柴油機(jī)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，保安電源恢復(fù)，啟動(dòng)主機(jī)頂軸油泵；（3）確認(rèn)主機(jī)直流事故潤(rùn)滑油泵自啟動(dòng)，否則手動(dòng)投運(yùn)；（4）確認(rèn)直流密封油泵自動(dòng)啟動(dòng)，否則應(yīng)手動(dòng)投運(yùn)；（5）確認(rèn)小機(jī)跳閘，汽門全關(guān)，直流事故油泵自啟動(dòng)，否則應(yīng)手動(dòng)投運(yùn)；（6）確認(rèn)高、低壓旁路閥已關(guān)閉，隔絕疏水進(jìn)入凝結(jié)器；（7）關(guān)閉汽輪機(jī)本體及主要管道的疏水閥；（8）汽機(jī)軸封供汽由主蒸汽供給，開啟真空破壞門，破壞真空；（9）啟動(dòng)汽輪機(jī)交流潤(rùn)滑油泵運(yùn)行，停運(yùn)直流潤(rùn)滑油泵運(yùn)行；（10）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到零后，投運(yùn)盤車。

2 幾個(gè)問題的分析與探討

2.1 汽輪機(jī)跳閘后的潤(rùn)滑油系統(tǒng)

廠用電失去跳閘后，由于冷卻水不能供給，會(huì)使得潤(rùn)滑油溫度快速上升，會(huì)對(duì)汽輪機(jī)造成嚴(yán)重的威脅。汽輪機(jī)潤(rùn)滑油冷卻水來自機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)。在廠用電失去后，可以通過開啟冷油器最低處放水閥將冷卻器旁路來的水放出，從而達(dá)到冷卻潤(rùn)滑油的目的。在潤(rùn)滑油冷卻水完全失去時(shí)，如何最大程度地控制潤(rùn)滑油的溫升速率也需要進(jìn)行討論分析。汽輪機(jī)潤(rùn)滑油中的熱量來源于兩部分，一部分是軸承中油膜與軸頸的摩擦發(fā)熱，另一部分是軸頸的熱傳導(dǎo)。減少摩擦發(fā)熱所產(chǎn)生的熱量，可以采取降低汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的方法來提前控制；啟動(dòng)頂軸油泵，能夠使油膜厚度增加，從一定程度上也可以降低油膜溫度，也會(huì)使摩擦發(fā)熱的熱量有所減少；減少軸頸的熱傳導(dǎo)，可通過切換軸封汽源來實(shí)現(xiàn)。在此之前，需要破壞凝汽器真空，并且啟動(dòng)頂軸油泵，當(dāng)真空到零時(shí)，立刻切斷軸封供氣。一般情況下，汽輪機(jī)潤(rùn)滑油的循環(huán)倍率是10，在額定3000r/min的轉(zhuǎn)速下，潤(rùn)滑油在冷卻軸承吸收熱量后，溫度會(huì)升高約15℃左右，也就是在為期6分鐘的循環(huán)周期內(nèi)，潤(rùn)滑油箱中油溫會(huì)上升15℃左右。汽輪機(jī)惰走12分鐘后，轉(zhuǎn)速降至1500r/min，潤(rùn)滑油溫升會(huì)有所下降。如果原潤(rùn)滑油溫為40℃，潤(rùn)滑油箱油溫為55℃，冷卻水失去后潤(rùn)滑油溫會(huì)突升到55℃，油系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)導(dǎo)致油溫還會(huì)有大幅度增長(zhǎng)。在這種情況下汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到零后，盤車不能立即投用，由于潤(rùn)滑油溫度過高，導(dǎo)致盤車所需的油膜難以建立，軸承無法充分冷卻，如果盲目投用盤車，會(huì)給汽輪機(jī)軸承造成損傷，此時(shí)應(yīng)該將汽輪機(jī)進(jìn)行悶缸處理。如果廠用電在短時(shí)間內(nèi)能恢復(fù)，汽輪機(jī)很快啟動(dòng)，在盤車停運(yùn)期間，每隔30分鐘將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)180°，防止汽輪機(jī)大軸彎曲。在潤(rùn)滑油冷卻水完全失去的情況下，要保證潤(rùn)滑油泵正常運(yùn)行，如果消防水系統(tǒng)運(yùn)行正常，可以對(duì)潤(rùn)滑油冷卻器放氣或放水管進(jìn)行通水進(jìn)行冷卻。

2.2 汽輪機(jī)軸封與真空

汽輪機(jī)停運(yùn)后，軸封供汽無法長(zhǎng)時(shí)間維持，必須破壞大機(jī)真空，但破壞真空的時(shí)機(jī)，卻對(duì)汽輪機(jī)低壓缸未級(jí)葉片、軸承與凝汽器有很大影響。汽輪機(jī)跳閘后，低壓缸排汽溫度主要受三個(gè)方面因素影響：

（1）汽輪機(jī)缸體管道疏水、剩余排汽產(chǎn)生的熱量；（2）真空泵停運(yùn)、軸封供汽不足等因素造成漏氣量增大；（3）低壓缸未級(jí)長(zhǎng)葉片產(chǎn)生的鼓風(fēng)摩擦熱量。

對(duì)于第一個(gè)因素，通過關(guān)閉汽輪機(jī)缸體疏水和悶缸等措施可以大幅度降低進(jìn)入凝汽器的熱量；第二個(gè)因素造成的影響無法避免，但可以通過盡力維持軸封供汽，延緩真空下降的速度；第三個(gè)因素產(chǎn)生的熱量與汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，凝汽器漏進(jìn)的空氣量也會(huì)對(duì)此產(chǎn)生嚴(yán)重影響。通過以上分析，降低真空下降的速度，可有效的降低低壓缸排汽溫升，所以盡可能的維持軸封供汽壓力、延緩破壞真空的時(shí)間，最終可以降低低壓缸排汽溫度。正常運(yùn)行的汽輪機(jī)，軸封供汽一般是由輔汽提供，而輔汽系統(tǒng)則由四抽和冷再提供。600MW機(jī)組相關(guān)經(jīng)驗(yàn)表明，廠用電失去機(jī)組跳閘后，輔汽系統(tǒng)的壓力在10分鐘左右的時(shí)間內(nèi)不會(huì)明顯降低，在中、低壓缸均為負(fù)壓的情況下，軸封壓力并不需要太高就可以滿足要求。不破壞真空時(shí)，汽輪機(jī)跳閘12分鐘后，轉(zhuǎn)速一般可以降至1500r/min左右，如果此時(shí)再破壞真空，15分鐘后凝汽器真空就會(huì)完全消失，汽輪機(jī)在低轉(zhuǎn)速、低真空下長(zhǎng)時(shí)間惰走不會(huì)產(chǎn)生很大熱量，這樣可以有效降低低壓缸排汽溫升。探討到此，關(guān)鍵問題是輔汽壓力在15分鐘以內(nèi)會(huì)降低多少，能否維持中、低壓軸封供汽。當(dāng)然可以通過冷再汽源來提供足夠熱量供輔助蒸汽使用，從而保證機(jī)組跳閘后的軸封供汽。因此建議廠用電失去后，根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況合理延緩破壞真空的時(shí)間，并密切關(guān)注中壓缸軸封汽壓力的變化趨勢(shì)，避免因破壞真空太遲造成中壓缸軸端漏進(jìn)大量冷空氣而使上下缸溫差變大。

2.3 柴油發(fā)電機(jī)

機(jī)組廠用電失去后，主機(jī)直流潤(rùn)滑油泵、直流密封油泵、小機(jī)直流潤(rùn)滑油泵應(yīng)立即啟動(dòng)。5分鐘后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)降至2000r/min左右，應(yīng)該啟動(dòng)頂軸油泵，因主機(jī)頂軸油泵為保安段電源供電，所以柴油發(fā)電機(jī)必須啟動(dòng)，通常情況下如果不考慮事故照明，汽輪機(jī)跳閘后5分鐘之內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，就不會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的安全構(gòu)成威協(xié)，一般采取的措施是，機(jī)組廠用電失去后柴油發(fā)電機(jī)立即啟動(dòng)，這樣做是安全的。在廠用電失去短時(shí)間內(nèi)，柴油發(fā)電機(jī)常常會(huì)因負(fù)荷過重而跳閘，因此，有序、合理的選擇柴油發(fā)電機(jī)負(fù)載十分重要。在汽輪機(jī)惰走前期，要確保主機(jī)潤(rùn)滑油泵、密封油泵的正常運(yùn)行，在汽輪機(jī)惰走后期還要確保頂軸油泵的正常運(yùn)行；在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到零后，要確保汽輪機(jī)盤車能正常運(yùn)行；整個(gè)處理過程中要保證直流系統(tǒng)、UPS電源的正常供電；為減輕柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷，在交流油泵啟動(dòng)后，相應(yīng)的直流油泵應(yīng)及時(shí)停運(yùn)。一般情況下，汽輪機(jī)惰走轉(zhuǎn)速低于2000r/min時(shí)啟動(dòng)頂軸油泵，保證汽輪機(jī)軸承油膜消失前建立油膜來保護(hù)軸承。而實(shí)際上，汽輪機(jī)在500r/min以上轉(zhuǎn)速時(shí)，一般均能形成良好的油膜，因此在汽輪機(jī)惰走到500r/min之前的時(shí)間內(nèi)可以不啟動(dòng)頂軸油泵，保證柴油發(fā)電機(jī)重要負(fù)荷的正常運(yùn)行。

3 失去廠用電后推薦做法

以上內(nèi)容從四個(gè)方面對(duì)廠用電失去汽輪機(jī)跳閘后的停機(jī)過程進(jìn)行了分析與探討，當(dāng)機(jī)組跳閘后推薦做法如下：

（1）確認(rèn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降，主汽門和調(diào)節(jié)汽門全關(guān)，抽汽逆止門關(guān)閉，高、低壓旁路門已關(guān)閉，循環(huán)水泵出口門關(guān)閉；（2）確認(rèn)汽輪機(jī)直流事故潤(rùn)滑油泵自啟動(dòng)，否則手動(dòng)投運(yùn)；（3）確認(rèn)直流密封油泵自啟動(dòng)，否則應(yīng)手動(dòng)投運(yùn)；（4）確認(rèn)小機(jī)跳閘，汽門全關(guān)，直流事故油泵自啟動(dòng)，否則應(yīng)手動(dòng)投運(yùn)；（5）柴油機(jī)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，主機(jī)、小機(jī)交流潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)、密封油泵啟動(dòng)，將相應(yīng)直流油泵停運(yùn)；（6）密切注意汽輪機(jī)潤(rùn)滑油溫升情況，合理選擇破壞真空的時(shí)機(jī)；（7）檢查關(guān)閉汽機(jī)本體和管道的疏水閥，隔絕進(jìn)入凝結(jié)器疏水；（8）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到2000r/ min以下時(shí)啟動(dòng)頂軸油泵；（9）密切注意輔助蒸汽壓力的變化，及時(shí)調(diào)整軸封供汽壓力；（10）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到零后，根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況投運(yùn)盤車或悶缸。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）廠用電失去影響汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定停運(yùn)，會(huì)帶來嚴(yán)重的后果，對(duì)機(jī)組而言，柴油發(fā)電機(jī)的可靠運(yùn)行是汽輪機(jī)安全停運(yùn)的最后一道安全保障，如果機(jī)組能實(shí)現(xiàn)單機(jī)帶廠用電工況穩(wěn)定運(yùn)行，那這種情況會(huì)大大改觀，建議及時(shí)開展這方面的工作；（2）加強(qiáng)對(duì)重要參數(shù)、數(shù)據(jù)的對(duì)比分析工作是極為重要的，尤其在廠用電失去的情況下機(jī)組停運(yùn)時(shí)更要關(guān)注汽輪機(jī)本體的有關(guān)參數(shù)；注意觀察停機(jī)后的低壓缸排汽溫度等參數(shù)，若溫度上升則在機(jī)組轉(zhuǎn)冷態(tài)過程中，注重監(jiān)視凝汽器的各項(xiàng)指標(biāo)以及缸體和軸承、漲差、溫度等指標(biāo)。（3）提前由各專業(yè)制定完備的“三措兩案”可以有效的降低事故發(fā)生的概率，并且在事故的處理上可以更加高效，并且可以明顯減少事故發(fā)生后帶來的各項(xiàng)損失，為機(jī)組安全停運(yùn)帶來更大的保障；在平時(shí)應(yīng)通過仿真機(jī)平臺(tái)加強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行人員的技術(shù)水平，通過學(xué)習(xí)已發(fā)生的事故及制定事故預(yù)案來模擬發(fā)生事故時(shí)的各種情況，從而使事故發(fā)生時(shí)人員調(diào)配及處理操作上更加自如，提高風(fēng)險(xiǎn)把控能力，避免由于人員操作不當(dāng)造成對(duì)設(shè)備的二次損壞。

［1］Q/CDT-ITKTPC105-2001-2012.托克托發(fā)電公司二期集控運(yùn)行規(guī)程［S］.

［2］大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司編.汽輪機(jī)分冊(cè)［M］.北京∶中國(guó)電力出版社，2008.

［3］王志偉.汽輪機(jī)運(yùn)行［M］.北京∶中國(guó)電力出版社，2007.

［4］付忠廣.電廠汽輪機(jī)運(yùn)行與事故處理［M］.北京∶中國(guó)電力出版社，2007.

For coal-fired power plant is concerned， although in the design has been made full consideration， but being influenced by the severe weather or sudden accident influence， still have a factory for， electricity and external interrupt of the possible， and at present for most of the time in the power grid of the stable operation of the units， especially the large steam turbine unit， it usually does not have to take off the net belt auxiliary power of the stable operation of the ability. Therefore， once the supply， electricity and external interrupt this kind of situation， can appear the loss of electric power. The loss of electricity， how to ensure the steam turbine safety decommissioning， it is very concern.

auxiliary power； turbine； shaft； seal oil； vacuum