汽机启动挂闸失败的原因分析

汽机启动挂闸失败的原因分析

姜龙飞

（大唐国际江山新城热电有限责任公司 浙江江山 324100）

摘要：以大唐国际江山新城热电有限责任公司#1汽机为例，讲述了一起#1汽机在启动过程中，汽轮机挂闸失败、主汽门无法开启的异常事件及处理过程，重复几次操作后主汽门均开启失败。经过认真分析及排查，最终确定原因，机组启动成功。

关键词：汽轮机  挂闸  危急遮断器  DEH系统

1 公司概况及故障经过

公司#1机组为120MW天然气—蒸汽联合循环机组，采用分轴联合循环方式，一套联合循环发电机组由一台燃气轮机、一台蒸汽轮机、两台发电机和一台余热锅炉及相关设备组成。#1汽轮机型号为LC28/N38-5.30/0.55/1.60/537/253型，双压、单缸、冲动、抽汽、凝汽式汽轮机。该机组于2013年5月15日通过“72+24”小时满负荷试运。

2022年8月6日06时30分1号机组热态启动，07时09分冲转条件已满足，准备挂闸。运行人员在DEH画面点击“Master Reset”进行挂闸操作，10s后主汽门开启失败，挂闸不成功，就地检查挂闸油压及正常情况下偏低0.4MPa，保安油压未建立。联系热工人员传动挂闸电磁阀及启动电磁阀，活动正常。再次挂闸仍未成功；07时35分将1号汽机打闸后再次执行挂闸操作，挂闸油压升高至正常数值，保安油压建立，主汽门开启。

2 我厂汽轮机挂闸原理

我厂汽机调节系统为低压透平油纯电调控制系统，由高压启动油泵或汽机主油泵供油。在高启油泵启动后，油压2.05MPa，高压启动油泵的压力油分别经过一φ5节流孔而生成的附加保安油和挂闸油建立油压；此时危急遮断器滑阀在挂闸前处于下止点，不能完全封住危急遮断器上部的挂闸油泄油孔，由于部分挂闸油被泄掉，未挂闸前挂闸油压为1.6MPa，附加保安油压为2.05MPa，但因为位于危急遮断器滑阀上部油腔内的挂闸油对滑阀的作用面积大于滑阀下部油腔内的附加保安油对滑阀的作用面积，附加保安油对滑阀向上的作用力小于滑阀自身的重力和挂闸油对滑阀向下的作用力之和，如公式2-1：

此时危急遮断滑阀处于下止点，不能上移。

点击DEH画面“Master Reset”进行挂闸操作时，启动、挂闸电磁阀组中的挂闸电磁阀和启动电磁阀带电开启两秒，挂闸油通过挂闸电磁阀被泄至回油管道，油压由1.6MPa迅速降至0.55MPa，此时附加保安油对危急遮断滑阀向上的作用力大于挂闸油对滑阀向下的作用加滑阀重力之和，如公式2-2：

危急遮断器滑阀离开下止点，正常情况下上升至危急遮断器上止点，封住挂闸油的泄油口；两秒后挂闸电磁阀关闭，挂闸油压再次建立（2.05MPa），此时滑阀位于上止点，危急遮断器滑阀上部油腔内的挂闸油对滑阀的作用面积变小，滑阀下部油腔内的附加保安油对滑阀的作用面积变大，此时还是处于附加保安油对危急遮断滑阀向上的作用力大于挂闸油对滑阀向下的作用加滑阀重力之和的状态,如公式2-3：

滑阀在压力差的作用下保持在上止点，同时封住保安油卸油口，挂闸成功后启动电磁阀接受
DEH的远方信号，失电关闭，保安油压逐渐升高，克服主汽门的弹簧弹力，主汽门开启。

图2.1 汽轮机压力油系统

3挂闸失败原因分析

3.1挂闸电磁阀故障。

挂闸电磁阀故障关不严会导致挂闸油压低，挂闸失败时挂闸油压1.65MPa，与比正常情况下偏小0.4MPa，现象与此原因一致；但是挂闸失败后进行了挂闸电磁阀的强制传动，开反馈及关反馈正常，后续打闸后重新挂闸成功，与此原因相冲突。故可以排除挂闸电磁阀故障的原因。

3.2 启动电磁阀故障。

启动电磁阀故障时保安油压无法建立，主汽门无法开启，现象与此原因也有相同的结果。但是点击挂闸后的挂闸油压较正常情况下的偏低0.4MPa，此现象无法解释。故可以排除启动电磁阀故障的原因。

3.3 AST电磁阀故障。

汽轮机集控室手操打闸，实际上就是开启两个AST电磁阀，泄掉附加保安油压力，使危急遮断滑阀在挂闸油的向下压力及重力的作用下向下移动，卸掉保安油，使主汽门关闭。汽机挂闸失败，打闸后重新挂闸成功，活动了AST电磁阀，现象与原因接近；但由于DEH没有接收到AST油压低1、AST油压低2两个压力开关的信号（定值0.5MPa）。故可以排除AST电磁阀故障的原因。

3.4 高压启动油泵出口油压低。

若高压启动油泵出口油压低，附加保安油、挂闸油的压力都将会下降，但是挂闸前挂闸油压与正常情况下相同，而且打闸前后高压启动油泵并没有停运和启动过程。故可以排除高压启动油泵出口油压低的原因。

3.5 油质不合格造成危急遮断器动作异常

由于我厂润滑油与压力油未分离，润滑油经过主油泵或高压启动油泵的作用后一部分油经过喷射器后转变为压力油，通过一组粗滤油器（过滤精度180μm）和一套精滤油器（过滤精度22μm）后进入调节系统。油质不合格会造成危急遮断器出现卡涩及腐蚀现象，发生此故障后开展了汽机润滑油全分析试验，数据如下：

表3.1  #1汽轮机油质试验报告单

经过油质全分析试验，证明汽轮机油质合格，排除因油质不合格造成的挂闸失败原因。

3.6 危急遮断滑阀故障。

运行人员在集控室进行远方打闸，其原理是断开两路串接的AST电磁阀，电磁阀失电打开，附加保安油失去，危急遮断滑阀在挂闸油和重力的作用下落至下止点。此次挂闸与正常情况下挂闸最明显的区别是挂闸后挂闸油压低，活动了挂闸电磁阀后排除了电磁阀故障的可能，同时检查了挂闸油管路，未发现泄露的现象；故只有危急遮断滑阀未上移至上止点，没有封住挂闸油的泄油口及保安油泄油口，导致挂闸油压偏低，保安油压无法建立，导致主汽门开启失败；后续打闸后重新挂闸，主汽门成功开启，故可以得出危急遮断器滑阀偶发性卡涩为此次故障的主要原因。

4 分析与总结

经过逐项的检查及分析，故障原因判断为危急遮断滑阀偶发性卡涩。从设备层面上看，我厂机组已投产10年，且停备时间较长，危急遮断器内部可能会存在油泥及锈蚀现象，油管路中也可能存在堵塞及腐蚀情况，在具备机组检修条件的前提下，进行危急遮断器解体检修及压力油管道进行检查维护，对调节系统的各部件进行传动试验，查看内部结构的情况，确定其卡涩原因。从化学层面分析，润滑油系统运行时间长，油中含有水分、大颗粒物及有机酸性物质等，若酸值偏高加上有水分，有可能对机械零件造成腐蚀。在日常的维护中要对汽轮机油的各项指标进行监督，重点检测润滑油含水量、颗粒度及酸值；对新补充的润滑油要按要求进行检测，避免不合格的润滑油补入润滑油箱；同时在润滑油系统检修时注重检修工艺，防止杂质进入油系统；运行方面要及时调整油箱负压及轴封压力，防止水分进入润滑油，保证润滑油的质量。

参考文献：

[1] 浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司运行规程.2022版

[2] 138B.002SM汽轮机说明书

[3] GB/T 14541-2017  电厂用矿物涡轮机油维护管理导则