掛閘電磁閥故障引起的汽輪機系統掛閘異常分析

崔彥亭，楊紹瑄，王清

(1.華北電力科學研究院有限責任公司，北京 100045;2.北京能源投資(集團)有限公司，北京 100022)

0 引言

某煤化工公司動力分廠機組為哈爾濱汽輪機有限責任公司生產的CB80－8.83/1.2/0.6/0.25型汽輪機，與該機組配套的數字電液調節系統(DEH)液壓部分采用了高壓抗燃油裝置，工作壓力為12～14 MPa;電子部分采用北京日立公司開發的HIACS－5000M分散控制系統。該機組在整套啟動過程中掛閘時發現具備掛閘條件，機組卻無法掛閘。

1 汽輪機的掛閘過程

機械超速手動停機及啟動掛閘部分包括危急遮斷器、危急遮斷器杠桿、危急遮斷器滑閥、保安操縱箱及其相關的壓力開關和壓力表組件。危急遮斷器結構如圖1所示。

系統設有1套危急遮斷器滑閥遠方掛閘裝置，供危急遮斷滑閥遠方掛閘使用。機組在進行遠方掛閘時，其程序如下:按下掛閘按鈕，掛閘組件上的掛閘電磁閥通電打開，將危急遮斷器滑閥上腔掛閘油泄掉(該掛閘油是壓力油經一個? 6 mm節流孔后形成的)，危急遮斷器滑閥在其底部壓力油油壓的作用下由下止點上升到上止點。這樣，就將低壓保安油的排油口封住，該路低壓保安油通往薄膜閥的上腔，薄膜閥在低壓保安油油壓的作用下關閉，封住了高壓抗燃油危急遮斷系統的自動停機危急遮斷母管(即AST控制油母管)的排油口，汽輪機DEH控制系統就可以投入使用了。

圖1 危急遮斷器

當危急遮斷滑閥掛閘油壓跌落到(0.45±0.05)MPa時，位于掛閘油路上的63/RS壓力開關觸點閉合，發出信號給汽輪機DEH控制系統，使掛閘電磁閥失電(如圖2所示)，危急遮斷器滑閥上腔油壓得以恢復至1.96MPa，汽輪發電機組的掛閘程序完成。

圖2 掛閘電磁閥

2 導致掛閘失敗的因素

通過對危急遮斷器油路和掛閘邏輯的分析可以看出，引起汽輪機DEH控制系統掛閘失敗的原因主要有以下幾點:

(1)控制回路存在遮斷指令。如果控制回路中有遮斷指令，汽輪DEH控制系統檢測到機組處于“掛閘”狀態后，控制回路會重新遮斷，從而無法掛閘。掛閘附加保安油壓低也是掛閘失敗的原因之一。

(2)掛閘電磁閥故障。掛閘電磁閥故障主要有電磁閥線圈燒壞、電磁閥高位卡澀和低位卡澀3種類型。在出現電磁閥發生線圈燒壞和高位卡澀情況時，不能使掛閘電磁閥上移，掛閘油壓始終保持在工作狀態無法泄掉，所以無法實現掛閘。電磁閥發生低位卡澀時，掛閘電磁閥始終處于泄油狀態(即失去掛閘油壓)，危急遮斷器滑閥始終無法建立掛閘油壓。

(3)危急遮斷器滑閥卡澀。危急遮斷器滑閥在其底部壓力油油壓的作用下無法由下止點上升到上止點，這樣，就不能將低壓保安油的排油口封住，從而無法掛閘。

(4)跳閘壓力通道ASP(Auto Stop Pressure)油壓報警。ASP油壓報警多數是由于節流孔堵塞造成的。跳閘電磁閥AST(Auto Stop Trip)故障也會發出ASP油壓報警。報警后，首先要確定是哪個電磁閥出現故障，可通過更換電磁閥的位置來判定。

3 掛閘異常原因分析與解決方法

熱工技術人員通過在線監視掛閘過程中控制回路的動作并進行回路檢測，未發現控制回路中存在造成汽輪機遮斷的條件。

對現場前箱外部進行了檢查，發現機組的掛閘電磁閥鋁合金外殼脫落，但經過試驗驗證可正常帶電，隨之繼續進行掛閘試驗。

(1)掛閘指令發出后，掛閘電磁閥帶電吸合正常，手動頂壓電磁閥鐵芯可移動。目前只是泄去危急遮斷滑閥的上部腔室油壓，由于危急遮斷滑閥在前箱內部，它是否上移有待下一步驗證。

(2)壓力開關63/RS未閉合，說明危急遮斷滑閥上腔掛閘油未泄至(0.45±0.05)MPa，危急遮斷滑閥未上升至上止點，故未封閉低壓保安油的泄油口，至此掛閘失敗。

由以上掛閘過程可知，造成汽輪機DEH控制系統掛閘失敗的原因是危急遮斷滑閥上腔掛閘油未泄到位。其原因可能是油路堵塞或者電磁閥未開到位，無法將危急遮斷器滑閥上腔掛閘油泄至0.45 MPa，故不能使位于掛閘油路上的63/RS壓力開關觸點閉合，從而發出信號給汽輪機DEH控制系統，使掛閘電磁閥失電，危急遮斷器滑閥上腔油壓得以恢復，所以，無法掛閘。在實際掛閘中，由于誤操作先開掛閘電磁閥后再啟動高壓備用油泵后機組可順利掛閘，由此可確定按正常程序掛閘失敗是由于掛閘電磁閥無鋁合金外殼，導致電磁閥線圈帶電后磁力減弱，產生的磁力不足致使線圈鐵芯下移，推動機械部套的閥芯克服彈簧力將泄油口完全打開而引起的。

加裝掛閘電磁閥鋁合金外殼之后，機組順利掛閘，進一步確定了以上分析的正確性。

4 結論

此類問題在實際生產運行中比較少見，但在調試和檢修中的出現應當引起足夠的重視，問題雖小，由此帶來工程和檢修工期的延誤而造成的經濟損失卻是不容忽視的。因此，在機組進行啟動操作和超速試驗等重大工作前，要將確認掛閘電磁閥的狀態作為一項重要工作來對待。

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