一起主油泵故障導(dǎo)致給水泵汽輪機(jī)跳閘事件原因分析

楊永興

(酒泉鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100)

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

某電廠2×300 MW 機(jī)組，汽輪機(jī)型號(hào)N300-16.7-538/538，是哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司制造的亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)。每臺(tái)機(jī)組配備兩臺(tái)50%BMCR 容量的汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)50%BMCR 容量的電動(dòng)給水泵。給水泵型號(hào)為DG600-240 筒式多級(jí)離心泵，配用驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)為杭州汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的NK50/56 型單缸、軸流、反動(dòng)純凝汽式汽輪機(jī)。設(shè)計(jì)功率3 348 kW，最大功率6 000 kW，額定轉(zhuǎn)速5 020 r/min，連續(xù)運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍2 800～6 000 r/min。給水泵汽輪機(jī)設(shè)置兩路汽源，正常為四抽供汽，冷再汽源作為備用汽源，給水泵汽輪機(jī)進(jìn)汽分別由高、低調(diào)門(mén)控制。給水泵組集中供油裝置型號(hào)為YG-0401-22/23 型，設(shè)置一用一備兩臺(tái)主油泵及一臺(tái)直流事故油泵。主油泵供給水泵汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油、渦輪盤(pán)車(chē)供油及給水泵組潤(rùn)滑油。給水泵汽輪機(jī)主油泵出口壓力1.1 MPa，調(diào)節(jié)油壓力為0.85 MPa,流量2 m3/h，主要作用為打開(kāi)給水泵汽輪機(jī)速關(guān)閥。潤(rùn)滑油經(jīng)兩級(jí)減壓閥減壓后壓力為0.25 MPa，流量18 m3/h，主要供給給水泵及給水泵汽輪機(jī)各軸承潤(rùn)滑用。主油泵出口設(shè)置容量100 L，壓力2 MPa，型號(hào)為NXQB-100/2-FA 型蓄能器，蓄能器氣囊沖壓整定為0.45～0.6 MPa。蓄能器的作用是當(dāng)油泵故障或系統(tǒng)需油量波動(dòng)時(shí)，能保證供油裝置的供油不出現(xiàn)斷流，保證供油裝置內(nèi)部壓力穩(wěn)定，同時(shí)保證供油出口處的壓力穩(wěn)定,水泵汽輪機(jī)油系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1。

圖1 給水泵汽輪機(jī)油系統(tǒng)圖

2 事件經(jīng)過(guò)

2017 年6 月15 日21 時(shí)30 分機(jī)組接帶負(fù)荷300 MW，主蒸汽壓力16.6 MPa，主蒸汽流量940 t/h，給煤量143 t/h，機(jī)組背壓7.1 kPa，給水流量980 t/h，A、B 給水泵并列運(yùn)行，電動(dòng)給水泵備用。A 給水泵轉(zhuǎn)速為5 040 r/min，低調(diào)門(mén)開(kāi)度53%、高調(diào)門(mén)開(kāi)度0%，B 給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為5 031 r/min，低調(diào)門(mén)開(kāi)度54%，高調(diào)門(mén)開(kāi)度0%。B 給水泵汽輪機(jī)#2主油泵運(yùn)行，主油泵出口蓄能器正常投入運(yùn)行，主油泵出口壓力1.1 MPa，速關(guān)油壓力0.82 MPa，潤(rùn)滑油壓力0.23 MPa。21 時(shí)33 分45 秒B 給水泵汽輪機(jī)發(fā)“EH油壓力低”跳閘，電泵正常聯(lián)啟,運(yùn)行值班員及時(shí)調(diào)整穩(wěn)定運(yùn)行，汽包水位未發(fā)生大幅波動(dòng)。檢查發(fā)現(xiàn)B 給水泵汽輪機(jī)#2 油泵電機(jī)開(kāi)關(guān)跳閘，B 給水泵汽輪機(jī)#1油泵聯(lián)啟正常。

#2主油泵跳閘后參數(shù)變化見(jiàn)表1。

3 事件原因分析

3.1 #2主油泵跳閘原因及處理措施

通過(guò)對(duì)#2 主油泵電機(jī)測(cè)絕緣，電機(jī)接線頭，電機(jī)開(kāi)關(guān)檢查發(fā)現(xiàn)。B給水泵汽輪機(jī)#2主油泵跳閘原因?yàn)?2 主油泵電機(jī)MCC 柜內(nèi)開(kāi)關(guān)接觸器C 相過(guò)熱燒損，導(dǎo)致電源開(kāi)關(guān)短路瞬動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，#2 油泵電機(jī)電源開(kāi)關(guān)跳閘。更換電機(jī)電源接觸器后主油泵啟停試驗(yàn)正常。

3.2 給水泵汽輪機(jī)跳閘原因分析及處理措施

DCS 報(bào)給水泵汽輪機(jī)跳閘首出原因?yàn)镋H 油壓低。但EH 油系統(tǒng)運(yùn)行正常，EH 油泵出口母管壓力穩(wěn)定在14.3 MPa，即使在#2 主油泵跳閘3 s 后突降至13.9 MPa 持續(xù)1s 后立即恢復(fù)正常，EH 油母管壓力也遠(yuǎn)高于給水泵汽輪機(jī)跳閘條件的9.8 MPa，看似并不會(huì)觸發(fā)給水泵汽輪機(jī)跳閘。隨后對(duì)B給水泵汽輪機(jī)3臺(tái)EH油壓低跳閘壓力開(kāi)關(guān)校驗(yàn)，壓力開(kāi)關(guān)實(shí)際動(dòng)作值分別為9.5 MPa、9.6 MPa、9.8 MPa，壓力開(kāi)關(guān)定值并沒(méi)有發(fā)生飄移。說(shuō)明B給水泵汽輪機(jī)EH 油壓低跳閘壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作正常，給水泵汽輪機(jī)跳閘原因真實(shí)。證明EH 油系統(tǒng)供B 給水泵汽輪機(jī)入口處EH油壓真實(shí)偏低。

表1 #2主油泵跳閘后參數(shù)變化表

回顧給水泵汽輪機(jī)跳閘過(guò)程。B 給水泵汽輪機(jī)#2 主油泵跳閘后主油泵出口壓力低報(bào)警，給水泵汽輪機(jī)速關(guān)閥開(kāi)信號(hào)消失，給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)始下降，3 s 后給水泵汽輪機(jī)低調(diào)門(mén)、高調(diào)門(mén)同時(shí)快速開(kāi)啟至99%。#2 主油泵跳閘4 s 后#1 主油泵聯(lián)鎖啟動(dòng)，聯(lián)鎖啟動(dòng)過(guò)程中B 給水泵汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓力由0.23 MPa 降低至0.18 MPa，聯(lián)啟后給水泵汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓力恢復(fù)至0.23 MPa。

結(jié)合整個(gè)動(dòng)作過(guò)程，分析原因?yàn)锽 給水泵汽輪機(jī)#2 主油泵跳閘后速關(guān)油壓快速降低，速關(guān)油壓力低無(wú)法克服速關(guān)閥彈簧力造成速關(guān)閥回關(guān)。在B給水泵汽輪機(jī)速關(guān)閥回關(guān)后給水泵汽輪機(jī)為保持給定轉(zhuǎn)速，低、高調(diào)門(mén)先后快速全開(kāi)。在給水泵汽輪機(jī)低、高調(diào)門(mén)先后快速全開(kāi)過(guò)程中EH 油用油量大，將B 給水泵汽輪機(jī)處EH 油壓力拉低觸發(fā)給水泵汽輪機(jī)EH油壓低跳閘條件。

對(duì)B給水泵汽輪機(jī)EH油系統(tǒng)蓄能器，主油泵出口蓄能器檢查。發(fā)現(xiàn)B給水泵汽輪機(jī)主油泵出口蓄能器充氮壓力為0 MPa，B 給水泵汽輪機(jī)EH 油高壓蓄能器充氮壓力為6.8 MPa。證明了在主油泵跳閘后主油泵出口蓄能器完全失去作用，未能起到補(bǔ)償系統(tǒng)壓力的作用，造成速關(guān)油系統(tǒng)壓力下降速關(guān)閥回關(guān)。同時(shí)給水泵汽輪機(jī)主油泵出口母管壓力低報(bào)警，且給水泵汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓力下降可以證明這一點(diǎn)。速關(guān)閥回關(guān)后給水泵汽輪機(jī)因驅(qū)動(dòng)汽源瞬間消失轉(zhuǎn)速下降。給水泵汽輪機(jī)低、高調(diào)同時(shí)全開(kāi)，但因給水泵汽輪機(jī)EH 油高壓蓄能器充氮不足也未能起到補(bǔ)償B 給水泵汽輪機(jī)處EH 油系統(tǒng)壓力的作用，在給水泵汽輪機(jī)低、高調(diào)門(mén)先后快速全開(kāi)過(guò)程中將B 給水泵汽輪機(jī)局部EH 油壓力拉低至跳機(jī)定值，導(dǎo)致B給水泵汽輪機(jī)跳閘。

原因分析明確后對(duì)給水泵汽輪機(jī)主油泵出口蓄能器充氮至0.6 MPa，B 給水泵汽輪機(jī)EH 油高壓蓄能器充氮至10 MPa，重新掛閘沖轉(zhuǎn)至3 000 r/min 模擬跳閘過(guò)程。將給水泵汽輪機(jī)主油泵手動(dòng)打跳后，備用泵聯(lián)鎖啟動(dòng)過(guò)程中給水泵汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓力幾乎無(wú)波動(dòng)，同時(shí)給水泵汽輪機(jī)主油泵出口母管壓力低報(bào)警也未發(fā)。說(shuō)明給水泵汽輪機(jī)油系統(tǒng)蓄能器正常工作狀態(tài)下可以滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，能保證潤(rùn)滑油及速關(guān)油壓力穩(wěn)定、不斷流。

給水泵汽輪機(jī)的集中供油裝置布置在0 m 層，給水泵汽輪機(jī)布置在12.6 m 層，給水泵汽輪機(jī)的潤(rùn)滑油及速關(guān)油供油管路沿途管線長(zhǎng)30 m 以上。給水泵汽輪機(jī)速關(guān)油壓力低、潤(rùn)滑油壓力低及EH 油壓力低等保護(hù)的壓力開(kāi)關(guān)信號(hào)均取自12.6 m，位于系統(tǒng)末端。這就造成給水泵汽輪機(jī)主油泵跳閘后蓄能器皮囊未沖壓不能及時(shí)補(bǔ)充系統(tǒng)供油，造成系統(tǒng)速關(guān)油及潤(rùn)滑油斷流，潤(rùn)滑油及速關(guān)油瞬間失去動(dòng)力造成速關(guān)閥回關(guān)從而引發(fā)了跳閘事件。

4 結(jié)論

蓄能器作為一種儲(chǔ)能元件， 具有良好的儲(chǔ)能、保壓及穩(wěn)壓性能，能在液壓回路失壓后迅速將油釋放出來(lái)，對(duì)油系統(tǒng)因油泵故障或用油量突增等原因造成的系統(tǒng)壓力波動(dòng)有很大的補(bǔ)償作用。而此次事件原因很明確，是對(duì)蓄能器管理不足，造成蓄能器未沖壓或沖壓不足，導(dǎo)致蓄能器失去作用。