汽动给水泵汽轮机可靠性提升研究与实践

汽动给水泵汽轮机可靠性提升研究与实践

曹文龙

华电库车发电有限公司，新疆阿克苏库车市，842000

摘要：针对本厂3、4号超临界机组给水泵汽轮机存在的问题进行了分析，提出了相应的措施和对策。从热工保护系统的硬件和软件等方面，总结应用经验，从实践出发，阐述了如何提高小汽轮机的可靠性措施，通过对给水泵汽轮机EH油系统压力开关逻辑、增加系统逻辑保护、跳闸电磁阀优化组合布置改造、METS系统电源改造及逻辑优化等改造优化，提高了设备的可靠性和稳定性，为机组稳定运行奠定了基础。

关键词：汽动给水泵；EH油系统；电磁阀；改造优化

云南华电镇雄发电有限责任公司 3、4 号机组 为 600MW 超临界燃煤机组，汽轮机采用哈尔滨汽 轮机有限公司生产的 CLN600 － 24.5/566/566 型超 临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背 压、八级抽泣回热、反动式汽轮机［1］。给水泵汽 轮机采用哈汽 NGZ83.6/83.5/06 型，单轴、单缸、 单流、冲动式、纯凝汽、双汽源外切换、下排汽； 每台机组配 2 台各 50% B-MCR 流量的汽动给水泵 和 1 台 30%B-MCR 流量的定速启动电动给水泵［2］ 。 针对投产后 1、2 号机组 4 台给水泵汽轮机频繁跳闸的隐患，通过对给水泵汽轮机 EH 油系统压力开 关逻辑、增加系统逻辑保护、跳闸电磁阀优化组 合布置改造、METS 系统电源改造及逻辑优化等改 造优化，切实提高了机组安全稳定经济运行。

针对投产后3、4号机组4台给水泵汽轮机存在跳闸的隐患，通过对给水泵汽轮机EH油系统压力开关逻辑、增加系统逻辑保护、跳闸电磁阀优化组合布置改造、METS系统电源改造及逻辑优化等改造优化，切实提高了机组安全稳定经济运行

1 改造前给水泵汽轮机控制回路原理介绍

汽轮机和汽动给水泵EH油系统共用1套EH油箱，设计容量为1.43m3，工作压力14±0.5MPa。汽动给水泵危急遮断系统分低压危急遮断和高压危急遮断两部分，给水泵汽轮机挂闸后，关闭给水泵汽轮机危急遮断器泄油口，同时给水泵汽轮机保安油跳闸电磁阀(20/TT阀)失电关闭，给水泵汽轮机隔膜阀动作关闭，切断高压危急遮断电磁阀(20/OOT阀)和EH油箱无压回油管路，同时给水泵汽轮机高压遮断电磁阀(20/OOT阀)带电关闭，从而建立润滑油保安油压，给水泵汽轮机挂闸压力开关63/OOT-1、63/OOT-2、63/OOT-3动作，给水泵汽轮机挂闸成功，此时润滑油保安油压就地压力表显示为0.7MPa左右，给水泵汽轮机高压危急遮断模块油压就地压力表显示为14MPa左右。反之高压危急遮断电磁阀(20/OOT阀)失电开启，泄掉EH安全油压；或低压危急遮断电磁阀(20/TT阀)得电开启，低压安全油压卸去，同时通过隔膜阀使高压安全油压力失去，给水泵汽轮机低压主汽门和调门关闭；所以给水泵汽轮机隔膜阀与给水泵汽轮机高压遮断电磁阀(20/OOT阀)油路采用并联方式，任一油路动作，均可造成给水泵汽轮机跳闸。

2 故障现象与防范措施

2.1 故障现象

2020年5月6日17时02分32秒，1号机组负荷383MW，主给水流量1036t/h，B汽动给水泵（以下简称B汽泵）转速3881r/min，出口流量512t/h，跳闸后出口流量迅速下降。17时07分，B汽泵流量降至10.6t/h，转速12r/min。18时10分，B汽泵重新挂闸。18时27分，B汽泵转速3636r/min，流量恢复至517t/h，主给水流量1014t/h，系统恢复正常运行。查阅DCS跳闸首出、历史曲线记录及SOE记录。B汽泵跳闸首出为DCS跳闸，DCS跳闸条件是B汽泵前置泵跳闸。汽泵前置泵跳闸条件至B汽泵跳闸信号三取二动作。调取历史曲线，17时02分30秒，B汽泵跳闸信号1、2、3发出，当时压力新增AST压力变送器显示15.2MPa；17时02分31秒，B汽泵前置泵跳闸，AST压力变送器显示6MPa；17时02分32秒，B汽泵DCS跳闸首出B汽泵跳闸，AST压力变送器显示0.3MPa，B汽泵出口流量快速下降。

2.2 故障分析

1）异常事件发生后，化验班、热控专业和汽机专业对给水泵汽轮机油质、METS控制柜电源、电磁阀、油系统进行了检查。通过调阅给水泵汽轮机润滑油压力、EH油压力、压开关、温度等参数，在跳闸前未发生异常出现，排除给水泵汽轮机跳闸因隔膜阀导致。

2）查阅近期油质化验报告。2020年5月4日及7日1号机组EH油化验分析结果显示EH油洁净度达6级，均在合格范围，达到技术监督标准。

3）对小机跳闸电磁阀、电磁阀电气回路电缆及电源切换装置进行检查；就地检查压力开关及取样管均无泄漏点；检查A、B汽泵METS电磁阀冗余电源，发现冗余电源均为A路UPS电源供电，冗余装置供电方式，查阅DCS电源失去报警历史曲线，保安段及UPS均无失电报警，电源切换装置未发生切换。

2.3 故障发生后预防措施

1）给水泵汽轮机保安油跳闸电磁阀故障引起MFT后，热控人员分析发现电磁阀故障难以预测，即使安装风扇强制冷却，每天巡检时测量线圈温度，也难以预测是否有故障，所以每年检修时对高、低压安全油跳闸电磁阀进行定期更换。

2）更换给水泵汽轮机METS系统电源切换装置；原设计小机METS系统电源切换装置为交流接触器，切换时间为1.7s，在切换过程中造成小机AST高压油跳闸电磁阀失电打开，从而造成小机跳。无法实现不间断供电，从而满足实际生产需求。将接电源切换回路进行改造，更换为电源自动切换装置，切换时间不大于50ms。

3）在给水自动控制逻辑中，设计1个超驰回路，当发生1台给水泵跳闸时，根据机组当前负荷值，通过超驰控制回路将另一台给水泵转速提升到一个目标值上，而不是单纯依靠PID的调节来提升给水流量。防止发生单台给水泵跳闸情况下出现给水流量低，导致MFT动作的情况。

3 EH油路系统改造与逻辑优化

3.1 EH油路系统改造

EH油路系统参照大机组OPC/AST电磁阀组件进行改造，按照大机组AST电磁阀组件设计的“两或一与”的跳机保护原则。由4个串、并联布置的自动停机危急遮断保护电磁阀（20-1/AST、20-2/AST、20-3/AST、20-4/AST）和1个控制块、压力开关及仪表等构成，其当接到跳机信号时，AST跳闸信号输出，4个AST电磁阀就失电打开，使AST母管油液经无压回油管路排至EH油箱。这样主汽门执行机构和调节阀门执行机构上的卸荷阀就快速打开，使各个汽门快速关闭。所以给水泵汽轮机EH油路系统用4个遮断阀来取代原来的高压安全油跳闸电磁阀。在正常运行时，任意一个电磁阀线圈烧坏不会引起跳机，如果有1个遮断阀拒动也不会引起整个拒动，只有当遮断电磁阀20-1/AST、20-3/AST中一个和20-2/AST、20-4/AST中1个都误动或者拒动时，才会发生小机跳闸误动或拒动，能有效避免拒动或误动的情况发生。

3.2 控制逻辑优化

EH油油路改造后对METS相应逻辑进行修改，以完善跳闸功能。原高压安全油跳闸电磁阀只有1个，现在增加到4个，增加相应的DO通道来满足遮断阀。增加遮断阀在线试验功能逻辑，遮断阀在线试验时，必须满足4个遮断阀都处于正常工作状态，即试验油压力正常，试验油压力高、低信号未触发，才允许试验。在线试验成功与否也是通过试验油压力来判断的，试验遮断阀1或3时，当试验油压力高信号触发，则说明遮断阀1、3动作正常；试验遮断阀2或4时，当试验油压力低信号触发，则说明遮断阀2、4动作正常。在一定时间内如果试验油压力高低信号未触发，也要恢复正在试验的电磁阀。在控制逻辑中删除低压安全油跳闸电磁阀相应的逻辑。

4 结语

通过对给水泵汽轮机EH油安全油回路改造，增加冗余保护逻辑，优化电磁阀组合布置，增加遮断阀在线试验功能，定期检测遮断阀工作状况，能有效减少给水泵汽轮机误跳事件的发生，提高了机组安全性、稳定性和可靠性，保证了机组长周期稳定经济环保运行。

参考文献：

［1］秦宁.浅析给水泵汽轮机跳闸回路改造［J］.广西电力，2016,39（4）:65-67.

［2］朱涛.调节保安系统的故障分析及处理［J］.电站辅机，2018,39（4）:11-14.

［3］马铁佳，张千里，陈佳安.AST电磁阀线圈烧损的原因分析［J］.电力安全技术，2012,14（1）:60-61.

［4］俞康，李卓霖.低负荷工况下超临界机组给水泵并列运行的控制策略［J］.发电设备，2017,31（3）:209-212.

［5］汪波，蔺瀑，王达.330MW机组汽动给水泵组技术改造［J］.智慧电力，2011,（6）:66-68.