600MW機組高壓主汽門全行程活動試驗風險分析和應對措施

李興敏

(華電國際鄒縣發(fā)電廠， 山東鄒城 273522)

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600MW機組高壓主汽門全行程活動試驗風險分析和應對措施

李興敏

(華電國際鄒縣發(fā)電廠， 山東鄒城 273522)

為了降低汽輪機高壓主汽門全行程活動試驗的安全風險、保證機組的安全穩(wěn)定運行，對高壓主汽門全行程活動試驗過程及常見的風險進行了分析，進一步完善試驗邏輯關(guān)系，得到加強設(shè)備維護的具體思路和方法。實踐表明：試驗過程中要注意監(jiān)視光字牌、DCS畫面、燈光等信號的變化，發(fā)現(xiàn)信號異常要停止試驗，根據(jù)具體問題采取有針對性的處理措施，可以有效降低高壓主汽門全行程活動試驗的安全風險。

汽輪機； 主汽門； 開關(guān)； 邏輯； 互鎖

受電液調(diào)節(jié)(EHG)系統(tǒng)高壓抗燃油油質(zhì)及高壓主汽門(MSV)試驗電磁閥、伺服閥、行程開關(guān)或信號回路故障等原因影響，汽輪機高壓主汽門有時會出現(xiàn)關(guān)閉遲緩、卡澀或拒動等異常情況。因此，機組正常運行中，汽輪機高壓主汽門需要定期進行活動試驗或全行程活動試驗，來驗證高壓主汽門的可靠性。這樣可以提前發(fā)現(xiàn)并消除高壓主汽門存在的問題，保證機組在故障情況下，高壓主汽門能夠快速、可靠地切斷汽輪機進汽。筆者以某電廠600MW機組高壓主汽門全行程活動試驗為例，分析了試驗常見的安全風險，提供了高壓主汽門全行程活動試驗常見問題的處理思路和方法。

1 試驗概況

該電廠600MW汽輪機為單軸三缸四排汽，其中高、中壓缸反向布置，低壓缸對稱分流反向布置。主蒸汽經(jīng)1根主蒸汽管道至汽輪機主汽門前，分成兩路進入2個高壓主汽門，然后經(jīng)4個高壓調(diào)門(CV)由對稱布置的4個進汽口進入高壓缸，做功后的蒸汽進入再熱器。再熱汽經(jīng)中壓聯(lián)合汽門由兩個進汽口進入中壓缸，中壓排汽經(jīng)一根異徑連通管分別進入兩個雙流反向布置的低壓缸，乏汽排入高、低壓凝汽器(見圖1)。

機組設(shè)置了4個高壓調(diào)門，每個高壓調(diào)門都配有一個伺服閥，可根據(jù)機組轉(zhuǎn)速和負荷要求來調(diào)節(jié)進入汽輪機的蒸汽量。4個調(diào)門安裝在一個公用的閥柜內(nèi)，并與兩個主汽門焊成一體后懸掛在機頭前面的運行平臺下。4個高壓調(diào)門分別由各自的油動機控制，液壓開啟、彈簧關(guān)閉。同時，機組設(shè)置了2個中壓聯(lián)合汽門(CRV)。中壓主汽門(RSV)和中壓調(diào)門(ICV)共用一個閥殼，中壓主汽門為套閥，中壓調(diào)門為球型閥，二者可以各自獨立地進行全行程移動。在正常運行中，兩個中壓聯(lián)合汽門都是全開的，中壓主汽門和調(diào)門分別由各自的油動機控制，液壓開啟、彈簧關(guān)閉。

為了保證各閥門始終具有良好的開關(guān)性能，在機組正常運行中，DEH系統(tǒng)(數(shù)字式電液控制系統(tǒng))提供了高、中壓主汽門及調(diào)門的試驗功能，可對高中壓主汽門、調(diào)門分別進行全行程活動試驗。因高壓主汽門與高壓調(diào)門相互獨立，試驗時互不影響；而高壓調(diào)門全行程試驗時，其中一個高壓調(diào)門關(guān)閉，其他高壓調(diào)門會逐漸全開；由于中壓主汽門和中壓調(diào)門共用一個閥殼，它們?nèi)谐淘囼灂r會一起進行，即中壓調(diào)門先關(guān)，然后中壓主汽門再關(guān)閉。

因高壓主汽門全行程試驗會切斷進入汽輪機一半的蒸汽流量、且一般機組均配有“兩個主汽門關(guān)閉”聯(lián)跳鍋爐、發(fā)電機等主保護，具有一定風險。因此，以高壓主汽門為例，分析試驗常見的安全風險和處理方法。

機組每個主汽門為液壓開啟、彈簧關(guān)閉(見圖2)。在集控室臺盤上，設(shè)有主汽門相應的狀態(tài)燈，若主汽門處于全開狀態(tài)則紅燈亮，若主汽門處于全關(guān)狀態(tài)則綠燈亮。

試驗時，按下試驗按鈕后，關(guān)閉信號會使試驗電磁閥帶電，主汽門液壓缸內(nèi)液壓油通過伺服閥泄出，主汽門逐漸關(guān)閉；當主汽門關(guān)至10%開度時，快關(guān)電磁閥帶電使主汽門快速關(guān)閉至全關(guān)，此時集控室臺盤上主汽門相應的狀態(tài)燈綠燈亮、紅燈滅。松開試驗按鈕，開啟信號使電磁快關(guān)閥失電，主汽門逐漸開啟至全開。

具體試驗步驟如下：

(1) 按下并保持1號高壓主汽門活動試驗按鈕，直至其綠燈亮、紅燈滅。

(2) 就地觀察1號高壓主汽門緩慢關(guān)閉直至10%開度時，快速關(guān)閉至全關(guān)。

(3) 釋放1號高壓主汽門活動試驗按鈕，注意其紅燈亮、綠燈滅。

(4) 就地觀察1號高壓主汽門平穩(wěn)開啟至全開位置。

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(5) 2號高壓主汽門全行程關(guān)閉試驗方法同1號高壓主汽門全行程關(guān)閉活動試驗。

2 試驗風險分析和應對措施

機組正常運行中進行高壓主汽門全行程活動試驗，存在一定的風險，容易引起機組參數(shù)波動甚至機組跳閘等異常情況。

2.1給水流量波動造成高壓加熱器解列

因高壓主汽門與高壓調(diào)門布置相互獨立，試驗時高壓主汽門關(guān)閉過程中，高壓調(diào)門不會關(guān)閉。機組正常運行過程中關(guān)閉一只高壓主汽門，切斷進入汽輪機的一半蒸汽流量，隨后主汽門在短時間內(nèi)又自動開啟，蒸汽流量恢復。在這一試驗過程中，伴隨著蒸汽流量突降，汽包水位會突升；主汽門逐漸開啟過程中，蒸汽流量會逐漸增加，汽包水位會隨之降低。與之相對應，機組CCS系統(tǒng)(協(xié)調(diào)控制系統(tǒng))在自動調(diào)節(jié)過程中，汽輪機主控器的輸出會一會兒減小、一會兒增加，使給水流量盡量與蒸汽流量相匹配。由于試驗過程時間很短，給水流量在擾動過程中有可能導致高壓加熱器瞬時過負荷，引起加熱器水位波動。若高壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥調(diào)整不及時，容易造成高壓加熱器因水位高而解列。

通過進行試驗確定，機組在低負荷時段(負荷低于420MW以下)進行高壓主汽門全行程活動試驗，對機組負荷、汽包水位、除氧器水位、給水流量等參數(shù)擾動較小。同時，進一步優(yōu)化高壓加熱器水位調(diào)節(jié)邏輯和動作限值，在一定程度上可以提高加熱器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的抗干擾能力和靈活性，有效避免高壓加熱器因給水流量波動而解列。

當高壓加熱器水位高Ⅰ值(+38mm)和高Ⅱ值(+88mm)同時發(fā)出時，聯(lián)開高壓加熱器危急疏水調(diào)節(jié)閥；高壓加熱器水位模擬量在高Ⅰ、高Ⅱ值之間時，危急疏水基調(diào)儀控制危急疏水調(diào)節(jié)閥根據(jù)設(shè)定水位進行調(diào)節(jié)；當高壓加熱器水位高Ⅱ值開關(guān)量動作時，危急疏水調(diào)節(jié)閥全開。

當高壓加熱器水位高Ⅲ值(1號、3號高壓加熱器為+188mm，2號高壓加熱器為+138mm)開關(guān)量、模擬量高Ⅲ值、模擬量高Ⅱ值(+88mm)“三取二”動作時，高壓加熱器解列，聯(lián)開危急疏水。

2.2主汽門關(guān)閉后不自動開啟

若抗燃油系統(tǒng)油質(zhì)及高壓主汽門試驗電磁閥、伺服閥、行程開關(guān)或信號回路故障，會引起主汽門關(guān)閉后不自動開啟或開啟時間偏長。此種情況下對機組的安全運行不會瞬間構(gòu)成重大威脅，可以針對具體情況采取增開備用EHG油泵運行、更換EHG油泵出口濾網(wǎng)，或隔離EHG油路更換油動機伺服閥、電磁閥、行程開關(guān)等有針對性的措施進行處理。同時，機組停運后要對EHG油系統(tǒng)進行沖洗、濾油，并檢查油動機伺服閥、電磁閥或行程開關(guān)工作性能是否正常[1]。

2.3機組跳閘

高壓主汽門全行程活動試驗也有可能引起機組跳閘。執(zhí)行汽輪機高壓主汽門全行程活動試驗時，因1號高壓主汽門全關(guān)報警信號未復位造成機組跳閘。

第一次進行5號機組1號、2號高壓主汽門全行程活動試驗。1號高壓主汽門關(guān)閉后，指示燈綠燈亮、紅燈滅，釋放1號高壓主汽門活動試驗按鈕，1號高壓主汽門紅燈亮，1號高壓主汽門全開后綠燈滅，就地檢查1號高壓主汽門全開，1號高壓主汽門全行程活動試驗正常。繼續(xù)執(zhí)行2號高壓主汽門全行程活動試驗，按下并保持2號高壓主汽門活動試驗按鈕后，2號高壓主汽門綠燈亮、紅燈滅，就地檢查2號高壓主汽門全關(guān)。但此刻5號汽輪機跳閘、發(fā)變組解列、鍋爐MFT。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，1號主汽門關(guān)到位限位開關(guān)至保護回路常開接點因?qū)Φ亟^緣低，造成1號主汽門關(guān)閉開關(guān)未復位，當2號高壓主汽門全關(guān)后，機組因兩個主汽門全關(guān)信號觸發(fā)“機跳電”保護動作而使5號機組跳閘。

第二次在執(zhí)行定期工作6號機組1號、2號高壓主汽門全關(guān)活動試驗時，就地檢查確認1號高壓主汽門關(guān)閉后開啟動作正常，但DCS畫面1號高壓主汽門全關(guān)報警信號未復位。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，1號高壓主汽門全關(guān)信號報警是由于全關(guān)報警行程開關(guān)離開全關(guān)位置后卡澀、未復位所致。此時，若繼續(xù)執(zhí)行2號高壓主汽門全關(guān)試驗，6號機組也會因兩個主汽門全關(guān)觸發(fā)“機跳電”保護動作而使機組跳閘。于是暫停執(zhí)行2號高壓主汽門全關(guān)試驗，待更換行程開關(guān)并復位后，繼續(xù)執(zhí)行2號高壓主汽門全關(guān)試驗，從而避免了一次機組非計劃停機事故。

針對試驗過程中暴露的問題，筆者認為要進一步完善試驗邏輯關(guān)系，避免類似問題的發(fā)生，將高壓主汽門全行程試驗的風險降至最低，保證機組的安全運行。

增加機組兩個高壓主汽門全行程活動試驗互鎖功能，具體為：

(1) 活動試驗按鈕的互鎖，即當一個高壓主汽門的活動試驗按鈕按下時，另一個高壓主汽門活動試驗不能進行。

(2) 活動試驗允許條件的互鎖。當一個高壓主汽門未全開時，另一個高壓主汽門不能進行全行程活動試驗，即當1號高壓主汽門全開時，才允許2號高壓主汽門進行全行程活動試驗，當2號高壓主汽門全開時，才允許1號高壓主汽門進行全行程活動試驗。

由集控室敷設(shè)電纜至主汽門，把用于汽輪機保護的主汽門關(guān)閉行程開關(guān)，另外一副接點接至集控室報警光字牌，增加“1號主汽門關(guān)閉”和“2號主汽門關(guān)閉”兩個報警窗，解決原來集控室無法監(jiān)視用于汽輪機保護的主汽門關(guān)閉行程開關(guān)信號的問題。進行高壓主汽門全行程活動試驗時，要監(jiān)視“1號主汽門關(guān)閉”和“2號主汽門關(guān)閉”兩個報警窗的報警變化。

從就地拉一根電纜到DCS系統(tǒng)，把用于機組跳閘保護的兩個主汽門的關(guān)到位行程開關(guān)接點分別送入DCS畫面，在DCS系統(tǒng)內(nèi)將接點信號串聯(lián)生成“主汽門全關(guān)”信號，輸出至汽輪機保護繼電器PRP柜驅(qū)動MTT10-1(機跳電保護繼電器)。在DCS的畫面上做出兩個主汽門狀態(tài)，以閥門顏色的變化來指示閥門的開關(guān)狀態(tài)。這樣在試驗時就可以很方便地監(jiān)視兩個保護接點的狀態(tài)。

DCS畫面上用來指示兩個高壓主汽門狀態(tài)顏色變化(全開紅色、全關(guān)綠色、半開半關(guān)黃色)的接點動作于保護回路，而光字牌報警僅做監(jiān)視用，并不用于保護回路。進行高壓主汽門全關(guān)試驗時，要注意檢查DCS畫面上高壓主汽門顏色變化情況。邏輯圖見圖3。

進行高壓主汽門全行程活動試驗時，熱工人員應在每個主汽門活動試驗進行前，到就地確認用于保護回路的行程開關(guān)接點狀態(tài)正確，才能進行相應試驗。

3 結(jié)語

機組正常運行過程中，進行汽輪機高壓主汽門全行程試驗存在著較大的安全風險。要完善試驗邏輯關(guān)系、加強試驗回路及現(xiàn)場設(shè)備的維護；試驗時，相關(guān)的技術(shù)人員要現(xiàn)場監(jiān)督、熱工人員現(xiàn)場提供必要的技術(shù)支持；試驗過程中，要注意監(jiān)視光字牌、DCS畫面、燈光信號等信息的變化，發(fā)現(xiàn)信號異常要停止試驗，根據(jù)具體問題采取有針對性的處理措施，保證機組的安全穩(wěn)定運行。

[1] 劉平, 呂鵬飛. 高壓主汽門及調(diào)門卡澀的原因分析與防范措施[J]. 華電技術(shù), 2011, 33(7): 56-58.

Risk Analysis and Countermeasures for High-pressure Main Stop Valve in a 600MW Unit During Full Stroke Test

Li Xingmin

(Huadian International Zouxian Power Plant, Zoucheng 273522, Shandong Province, China)

To reduce the security risk of a steam turbine high-pressure main stop valve during full stroke test, and ensure the safe and stable operation of the unit, an analysis was conducted to the test process and common risks, so as to find out specific ideas and methods to further improve the test logic and strengthen the equipment maintenance. Practice shows that attention should be paid to the changes of monitor light plate, DCS display and other light signals, and the test should be ended immediately in case of any abnormal signals observed, when corresponding countermeasures should be taken to reduce the security risk occurring in full stroke test of the high-pressure main stop valve.

steam turbine; main stop valve; switch; logic; interlock

2016-05-19

李興敏(1977—)，男，高級工程師，從事火電廠機組的運行技術(shù)管理工作。

E-mail: zdlixm@163.com

TK267

A

1671-086X(2016)06-0425-04