600MW汽輪機機械超速不動作的原因

胡發明 范光紅 郭家旺 鐘建清

(華能云南滇東第二發電廠，云南 曲靖 655507)

1 600MW保安調節系統

汽輪機型號為N600－16.67/538/538，型式:亞臨界、中間再熱、沖動式、單軸、三缸四排汽凝汽式。DEH采用HIACS5000M系統;汽輪發電機組的汽輪機監視保護系統 (TSI)采用的是MMS6000系統，設計配置有三套機組超速保護回路:通過就地轉速盤上三個超速探頭 (PR9376)采集轉速信號，分別送入汽輪機TSI控制柜三塊超速卡件 (MMS6312)中。當汽輪機超速汽機轉速升至3300r/min及以上時，TSI中三塊超速卡件觸發各自的超速繼電器動作，送出三個超速保護信號到汽輪機ETS柜，進行邏輯判斷 (三選二)實現機組超速停機保護。

600MW調節保安系統是高壓抗燃油數字電液控制系統 (DEH)的執行機構，它接受DEH發出的指令，完成掛閘、驅動閥門及遮斷機組等任務。

2 機組超速保護功能

1)機械式超速保護:動作轉速為額定轉速的110%∽111%(3300∽3330r/min)，此時危急遮斷器的飛環擊出，打擊危急遮斷器裝置的撐鉤，使撐鉤脫扣，機械危急遮斷裝置連桿使高壓遮斷組件的緊急遮斷閥動作，切斷高壓保安油的供油，同時將高壓保安油的排油口打開，泄掉高壓保安油。快速關閉各主汽、調節閥門，遮斷機組進汽。

2)DEH電超速保護和TSI電超速保護:當檢測到機組轉速達到額定轉速的110% (3330r/min)時，發出電氣停機信號，使主遮斷電磁閥(5YV、6YV、7YV、8YV)和機械停機電磁鐵(3YV)中的電磁遮斷裝置動作，泄掉高壓保安油，遮斷機組進汽。同時DEH又將停機信號送到各閥門遮斷電磁閥、快速關閉各汽門，保證機組的安全。

3 危急遮斷器試驗程序

危急遮斷器在汽輪機出廠時，應經過專門的試驗機構進行試驗，如果危急遮斷器出現故障卡澀，應進行拆檢校驗，做機械超速試驗。在做機械超速試驗前，應確認靜態調速實驗正常，主汽門、調門嚴密性試驗合格，噴油試驗合格。機組在進行提升轉速試驗之前，應在規定的新汽參數和中壓缸進汽參數下，帶20%額定負荷連續運行3－4小時解列方可進行。

3.1 噴油試驗

噴油壓出試驗是在機組正常運行時及做提升轉速試驗前，將低壓透平油注入危急遮斷器飛環腔室，依靠油的離心力將飛環壓出的試驗，其目的是活動飛環，以防飛環可能出現的卡澀。在不停機的情況下，通過給高壓遮斷組件的隔離閥帶電，使進入主遮斷的高壓安全油由緊急遮斷閥提供轉換成由隔離閥提供，以避免飛環壓出引起的停機，此時高壓遮斷組件的主遮斷電磁閥處于警戒狀態。

3.1.1 噴油試驗程序

當機組所有靜止試驗項目及其余準備工作全部完成后，就可沖轉機組。在機組定速3000r/min時作飛環噴油試驗。

3.1.2 飛環噴油試驗

按下“飛環噴油試驗”按鈕，將“試驗鑰匙”開關旋到“試驗”位置。此時高壓遮斷組件的隔離閥4YV帶電，使進入主遮斷的高壓安全油由緊急遮斷閥提供轉換成由隔離閥提供，隔離閥上設置的行程開關ZS4的常開觸點閉合、ZS5的常開觸點斷開，并對外發訊，DEH檢測到該信號后，使復位試驗閥組中的噴油電磁閥2YV帶電，透平油被注入危急遮斷器飛環腔室，危急遮斷器飛環擊出，打擊危急遮斷裝置的撐鉤，使危急遮斷裝置撐鉤脫扣，行程開關ZS2常開觸點由斷開轉為閉合。DEH檢測到上述信號使復位試驗閥組的噴油電磁閥2YV失電。當飛環復位后，使復位電磁閥1YV帶電，使危急遮斷裝置的撐鉤復位。在檢測到機械遮斷機構上設置的行程開關ZS1的常開觸點閉合、ZS2的常開觸點斷開的信號后，使復位電磁閥1YV失電。當ZS1的常開觸點斷開時可使高壓遮斷組件的隔離閥4YV失電。將“試驗鑰匙”開關旋到“正常”位置。飛環噴油試驗完畢。

3.2 提升轉速試驗

將ETS超速保護線解除，將機控室DEH面板上超速試驗鑰匙開關旋到電氣位，DEH自動將電氣保護值由原來的3300改為3330r/min。按下“超速試驗”按鈕，DEH將轉速目標值設為3330r/min，將升速率設置為10～15r/min/s，使機組升速到危急遮斷器動作，各主汽閥、調節閥迅速關閉。記錄其動作轉速，連續二次試驗，動作轉速≤18rpm為合格。

4 機組機械故障實例

做機械超速試驗時情況如下:

#1汽輪機機械超速試驗在10月21日00:00開始，維持轉速在3000rpm時飛環噴油試驗成功，做第一次機械超速試驗，電超速設定在3300rmp，當轉速到3300rmp時，電超速保護動作;第二次機械超速試驗，電超速設定在3330rmp，當轉速到3330rmp時，電超速保護動作;第三次機械超速試驗，電超速設定在 3350rmp，當轉速到3350rmp時，電超速保護動作，機械超速試驗失敗。后重新開始做2700rpm下提升轉速飛環噴油試驗，在2940rpm左右下飛環動作。對危急遮斷器進行微調，向內調整螺栓 720°，轉速降低40rmp。繼續做機械超速試驗，電超速設定在3350rmp，當轉速到3350rmp時，電超速保護動作。隨后開始做2700rpm下提升轉速飛環噴油試驗，在2900rpm時飛環動作。

5 故障原因分析

1)機組掛閘及遮斷情況正常，低壓保安油路中的危急遮斷裝置、危急遮斷裝置連桿、手動停機機構、復位試驗閥組、機械停機電磁鐵(3YV)和導油環無異常。

2)從危急保安器兩次注油情況分析，機械飛環內部未卡澀，且調整方向正確。

3)該危急保安器A修之前由于長時間未活動，機械超速動作轉速發生改變。

6 處理措施

1)對機械飛環大導柱進行調整，由運行停盤車點動，直至機械飛環調整螺母位置朝上時，拆除調整螺母鎖緊銷，將大導柱逆時針旋轉1800，轉動小螺母至原位置，將鎖緊銷恢復，恢復盤車。

2)升至2700rpm升速做注油實驗，動作轉速為2851rpm。定速3000rpm后做機械超速實驗，第一次動作轉速為3257rpm，第二次3249電超速動作。

3)停盤車，調整機械飛環大導柱，逆時針旋轉大導柱1800，轉動小螺母至原位置，將鎖緊銷恢復，恢復盤車。

4)汽機沖轉，至3000rpm后直接升速做機械超速實驗，第一次動作轉速為3230rpm，第二次動作轉速為3245rpm，機械超速實驗成功。

5)為避免修后機械飛環動作不正常，導致調整時，需頻繁啟停沖轉汽輪機，造成很大的燃料損失及汽輪機轉子損耗增大，將機械飛環小軸部分拆檢后做校核實驗，并出實驗報告。

6)機組運行及臨修后啟機時，定期做注油實驗，以保證機械飛環不卡澀，彈簧性能穩定。

7 結束語

汽輪機是一種高速旋轉的機械，轉子部件的應力隨著轉速的升高而急劇增大，若轉速升高過大將引起部件損壞，釀成重大事故。危機遮斷裝置是火力發電廠汽輪機超速保護的重要組成部分，如何確保汽輪機的安全穩定運行尤為重要。

［1］600MW汽輪機危急遮斷裝置說明書［R］.

［2］#1機組汽輪機機械超速試驗問題分析會紀要 ［Z］.