300MW機組給水泵汽輪機無法掛閘原因分析及處理

顧莉莉（浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司，浙江紹興312073）

300MW機組給水泵汽輪機無法掛閘原因分析及處理

顧莉莉
（浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司，浙江紹興312073）

浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司目前擁有兩臺采用汽動給水泵供水的300MW機組，汽動給水泵運行的正常與否決定了機組的安全和經(jīng)濟運行，作為汽動給水泵的驅(qū)動裝置給水泵汽輪機的可靠性至關(guān)重要。以某300MW機組給水泵汽輪機為例，介紹了汽動給水泵啟動過程中，因給水泵汽輪機無法掛閘，從而導(dǎo)致汽動給水泵無法正常使用。通過對此故障原因的仔細(xì)排查，找出了故障點，恢復(fù)了汽動給水泵的正常運行。

300MW機組； 給水泵汽輪機； 掛閘； 分析處理

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.02.008

0　引言

出于節(jié)能的考慮，越來越多的機組考慮采用小汽輪機作為給水泵的驅(qū)動裝置。給水泵汽輪機作為汽動給水泵的驅(qū)動裝置，它的可靠性從很大程度上決定了機組的安全和經(jīng)濟運行。

1　給水泵汽輪機系統(tǒng)概況

某公司300MW汽動給水泵采用的給水泵汽輪機型號為NK50/56，是單缸、軸流、反動式汽輪機。該給水泵汽輪機進汽速關(guān)閥與汽缸法蘭連接，速關(guān)閥的作用為：一、工作蒸汽經(jīng)速關(guān)閥進入蒸汽室，蒸汽室內(nèi)裝有提板式調(diào)節(jié)汽閥，油動機通過杠桿機構(gòu)操縱提板（閥樑），決定調(diào)節(jié)汽閥開度，控制蒸汽量，從而控制給水泵汽輪機的轉(zhuǎn)數(shù)。二、緊急情況下在盡可能短的時間內(nèi)切斷進入給水泵汽輪機的蒸汽。給水泵汽輪機的汽源為兩路：300MW機組正常運行時由四級抽汽供，機組開機過程中由輔助蒸汽母管供。給水泵汽輪機油系統(tǒng)配有2臺交流油泵，1臺直流事故油泵。正常運行時，由1臺交流油泵向系統(tǒng)供油，1臺交流油泵備用。給水泵汽輪機油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為：2臺交流油泵出口的壓力油，經(jīng)過冷油器和濾網(wǎng)后分為2路，一路供給給水泵汽輪機速關(guān)閥用油，一路供給給水泵汽輪機和給水泵各個軸承作為潤滑和冷卻用油。直流事故油泵出口不經(jīng)過冷油器和濾網(wǎng)直接供給小機和給水泵各個軸承作為潤滑和冷卻用油，出口油不供小機速關(guān)閥用油［1］。

2　故障現(xiàn)象

2015年，汽動給水泵大修后首次啟動給水泵汽輪機，在掛閘過程中出現(xiàn)掛閘不成功的現(xiàn)象，即給水泵汽輪機的速關(guān)閥無法正常開啟。掛閘經(jīng)過：啟動給水泵汽輪機#1交流油泵，投入汽動給水泵油系統(tǒng)。投入給水泵汽輪機軸封系統(tǒng)，建立真空。汽動給水泵水系統(tǒng)進行注水趕空氣，啟動汽動給水泵前置泵。給水泵汽輪機進汽管道暖管結(jié)束后，全開輔助蒸汽母管至給水泵汽輪機進汽電動閥。在MEH控制面板上按“掛閘”按鈕，給水泵汽輪機速關(guān)閥無法正常開啟，給水泵汽輪機無法掛閘。

3　原因分析和處理措施

3.1邏輯上存在不滿足掛閘的條件

給水泵汽輪機啟動允許條件共有以下9條：

1）汽動給水泵前置泵已運行，此時汽動給水泵前置泵已正常運行，該條排除。

2）給水泵汽輪機潤滑油母管壓力＞0.15MPa，此時潤滑油母管壓力為0.23MPa，該條排除。

3）汽動給水泵任一軸承溫度＜90℃，查看各軸承溫度，各軸承中最高點的溫度為24.3℃，該條排除。

4）汽動給水泵任一軸承振動＜0.09mm，查看各軸承振動值，由于此時汽動給水泵轉(zhuǎn)子還處于靜止?fàn)顟B(tài)，所有的軸承振動值為0mm，該條排除。

5）給水泵汽輪機超速保護動作（轉(zhuǎn)數(shù)＞6268r/min），此時給水泵汽輪機轉(zhuǎn)數(shù)為0r/min，該條排除。

6）給水泵汽輪機排汽真空＜－31kPa，此時排汽真空值為-91.2kPa，該條排除。

7）給水泵汽輪機軸向位移＜0.8mm，此時給水泵汽輪機軸向位移值為-0.04mm，該條排除。

8）存在MEH故障信號，經(jīng)熱工人員核實，不存在MEH故障信號，該條排除。

9）存在鍋爐MFT信號，此時鍋爐側(cè)不存在MFT信號，該條排除。

經(jīng)過一一核實，影響給水泵汽輪機啟動的條件不存在，排除因為邏輯上的原因?qū)е陆o水泵汽輪機無法掛閘。

3.2給水泵汽輪機油系統(tǒng)是否存在故障點

給水泵汽輪機油系統(tǒng)的一臺交流油泵已運行，油泵出口壓力為0.9MPa，潤滑油母管壓力為0.21MPa。根據(jù)廠家說明書，給水泵汽輪機的潤滑油壓要求在0.08～0.25MPa之間，交流油泵出口油壓需大于0.85MPa。現(xiàn)場的油壓值都符合給水泵汽輪機使用說明書對油壓的要求。

對給水泵汽輪機進行再次掛閘操作，至現(xiàn)場觀察油壓的變化。當(dāng)操作畫面上按下“掛閘”按鈕，就地儀表盤上啟動油壓緩慢上升至0.4MPa，維持不動幾秒鐘，然后速關(guān)油壓緩慢上升至0.4MPa左右，約與啟動油壓持平，然后兩個油壓一起緩慢上升至0.8 MPa左右，停留幾秒鐘，然后啟動油壓泄壓至0MPa，速關(guān)油壓也降至0MPa，給水泵汽輪機的速關(guān)閥無法開啟，掛閘失敗。正常掛閘過程的就地油壓變化應(yīng)該是：在操作畫面上按下“掛閘”按鈕，就地儀表盤上啟動油壓緩慢上升至0.8MPa，維持不動，然后速關(guān)油壓也緩慢上升至0.8MPa左右，略高于啟動油壓，維持幾秒鐘，最后啟動油壓泄壓至0，速關(guān)油壓保持在0.72MPa。此時給水泵汽輪機的速關(guān)閥處于全開位置，掛閘成功。從這次掛閘就地油壓變化的現(xiàn)象來看，給水泵汽輪機無法掛閘的原因應(yīng)該是油系統(tǒng)存在故障點。

3.2.1油系統(tǒng)故障點排查

圖1為給水泵汽輪機速關(guān)閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。速關(guān)閥的油缸部分主要由油缸（10）、活塞（13）、彈簧（14）、活塞盤（16）及密封件等構(gòu)成。油缸部分是速關(guān)閥開啟和關(guān)閉的執(zhí)行機構(gòu)。在操作畫面上按下“掛閘”按鈕時，油缸部分如下動作：啟動油F通至活塞（13）右端，活塞在油壓的作用下克服彈簧（14）力被壓向活塞盤（16），使活塞和活塞盤的密封面相接觸，之后速關(guān)油E通入活塞盤左側(cè)，隨著活塞盤后速關(guān)油壓的建立，啟動油開始有控制的泄放，于是活塞盤和活塞如同整體構(gòu)件在兩側(cè)油壓差作用下，持續(xù)向右移動直至被試驗活塞（12）限位，由于閥桿右端是與活塞盤連接在一起，所以在活塞盤移動的同時速關(guān)閥也就隨之開啟。

此次掛閘失敗，從就地油壓變化來看，啟動油壓上升至0.4MPa時，此時活塞（13）在啟動油壓的作用下克服彈簧（14）力被壓向活塞盤（16），但由于這時速關(guān)油壓也開始緩慢上升，從而導(dǎo)致活塞和活塞盤的密封面還未接觸。之后啟動油壓和速關(guān)油壓同步上升，此時的油壓上升是因為交流油泵同時為啟動油F和速關(guān)油E供油。當(dāng)交流油泵不再為啟動油和速關(guān)油供油時，由于活塞和活塞盤未接觸，因此啟動油F和速關(guān)油E都通過T1回油孔回油，所以導(dǎo)致活塞盤在彈簧力的作用下回到原始位置，速關(guān)閥未能開啟。

圖2為給水泵汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖，操作面板上按下“掛閘”按鈕，啟動油電磁閥（1839）得電通油，速關(guān)油電磁閥（1830）得電但不通油，啟動油壓建立。啟動油建立有兩個功能：一、將速關(guān)閥油缸中活塞推向活塞盤；二、將給水泵汽輪機危急遮斷器（2210）復(fù)位，危急遮斷器上泄油口關(guān)閉，開啟速關(guān)油進入油動機的通道。從油壓變化的過程來看，導(dǎo)致給水泵汽輪機掛閘失敗的原因應(yīng)該是啟動油壓建立過慢，從而導(dǎo)致油缸中的活塞未能和活塞盤的密封面接觸。查看掛閘邏輯發(fā)現(xiàn)啟動油電磁閥得電的時間為10s，速關(guān)油電磁閥得電時間為35s。啟動油壓緩慢上升至0.4MPa的時間加上與速關(guān)油壓同時保持0.4MPa的時間和約為10s，此時啟動油電磁閥失電，油系統(tǒng)不再給啟動油供油。之后，啟動油壓和速關(guān)油壓緩慢上升至0.8MPa，是因為此時油缸內(nèi)的活塞未與活塞盤密封面接觸，導(dǎo)致速關(guān)油的腔室與啟動油相通，由于油缸上泄油孔的泄油量小于速關(guān)油電磁閥處的進油量，所以兩個油壓同時緩慢上升，當(dāng)速關(guān)油電磁閥失電后，啟動油和速關(guān)油都通過油缸上的排油孔泄油，導(dǎo)致兩者油壓到0MPa。

圖1　給水泵汽輪機速關(guān)閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1-主閥碟　2-卸載閥　3-蒸汽濾網(wǎng)　4-導(dǎo)向套筒　5-閥蓋　6-汽封套筒　7-閥桿　8-專用螺栓　9-螺母10-油缸　11-壓力表接口　12-試驗活塞　13-活塞　14-彈簧　15-彈簧座　16-活塞盤　17-擋盤　18閥座D-蒸汽入口　E-速關(guān)油　F-啟動油　H-試驗油　K-漏氣　T1-回油　T2-漏油

圖2　給水泵汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖1839-啟動油電磁閥　1830-速關(guān)油電磁閥　2210-危急遮斷器　1845-試驗裝置　2225-跳閘電磁閥2226-跳閘電磁閥

從圖2上推斷，導(dǎo)致啟動油壓建立慢的原因很有可能是危急遮斷器（2210）復(fù)位時泄油口仍存在微量的泄漏。

3.2.2處理措施

要判斷危急遮斷器（2210）復(fù)位時泄油口是否已經(jīng)嚴(yán)密關(guān)閉，最好的判斷依據(jù)就是將危急遮斷器進行解體，檢查其內(nèi)部的滑閥是否存在磨損，從而導(dǎo)致泄油口無法嚴(yán)密關(guān)閉。但也不排除危急遮斷器的滑閥并未磨損，只是因為危急遮斷器復(fù)位時由于某些偶然的原因，導(dǎo)致滑閥未到位。

由于解體危急遮斷器需要耗費相當(dāng)長的時間，而且如果是由于偶然因素導(dǎo)致滑閥在復(fù)位時未到位，對危急保安器進行解體也查找不到確切的原因。我們首先得排除危急保安器滑閥未到位，為了驗證這一點，至就地手拍給水泵汽輪機的危急遮斷器，重新對給水泵汽輪機進行掛閘操作，這次給水泵汽輪機就地油壓變化正常，速關(guān)閥開啟，掛閘成功。之后，對給水泵汽輪機進行就地打閘操作，即在速關(guān)閥開啟的時候，就地手拍危急遮斷器，將速關(guān)閥關(guān)閉，再重新進行掛閘操作，經(jīng)過反復(fù)幾次這樣的操作，之后的掛閘操作就地油壓變化均正常，而且每次速關(guān)閥都能正常開啟。

經(jīng)過之后幾次的操作，驗證給水泵汽輪機無法正常掛閘的真正原因就是因為危急遮斷器的滑閥在復(fù)位時未到位。經(jīng)過就地手拍危急遮斷器后，危急遮斷器內(nèi)部的滑閥位置發(fā)生了改變，當(dāng)再次建立啟動油壓復(fù)位時，滑閥回到了正確的位置，從而使泄油口嚴(yán)密不再漏油，給水泵汽輪機正常掛閘。

4　結(jié)語

出于節(jié)能的考慮，越來越多機組的給水泵都采用小汽輪機作為驅(qū)動裝置，給水泵汽輪機是否能正常工作對機組運行的安全性和經(jīng)濟性起著至關(guān)重要的作用。給水泵汽輪機不能掛閘的原因一般都可以通過兩個方面進行查找。一是從邏輯著手，看是否存在限制條件。另一方面就要根據(jù)掛閘裝置的具體驅(qū)動原理查找原因。對于絕大部分的給水泵汽輪機，一般都采用壓力油作為掛閘裝置的動力源，油路上故障點的查找需配合各油壓的變化。像類似危急遮斷器這種采用機械式滑閥的裝置比較容易出現(xiàn)位置的偏移，通?？刹捎檬謩哟蜷l等方式人為地讓它恢復(fù)至正常位置［2］。

［1］尚念青.鍋爐給水泵汽輪機速關(guān)閥掛閘故障分析與處理［J］.浙江電力. 2012，（3）：53～55.

［2］顧溢.超超臨界660MW機組給水泵汽輪機運行特點及故障分析［J］.熱力發(fā)電，2011，（5）：40.

Cause Analysis of Feedwater Pump Turbine of 300MW Unit Can't Latching and Treatment

GU Li-li
（Zhejiang Zheneng Shaoxing Coastal Cogeneration Co.，Ltd.，Shaoxing 312073，China）

Zhejiang zheneng Shaoxing coastal cogeneration Co.Ltd.has two sets of the steam driven feedwater pump for 300MW unit to water supply now.Steam driven feedwater pump operation is normal or not determines the safety and economic operation of the unit，so the reliability of the feedwater pump turbine is very important.Take one feedwater pump turbine of 300MW unit as an example，introducing the feedwater pump turbine can't latching which leads to the unnormal use of water supply when in its beginning process.Through careful investigation to find out the cause of the fault，and restore the normal operation of the feedwater pump.

300MW unit； feedwater pump turbine； latching； analysis and processing

TM621

B

2095-3429（2015）02-0028-04

顧莉莉（1977-），女，浙江寧波人，學(xué)士學(xué)位，助理工程師，從事熱電公司汽機專職工作。

2015-04-03

2015-04-30