超超臨界汽輪機凝汽器真空低保護可靠性探究

費飛飛，方 菲

(江蘇大唐國際呂四港發電有限責任公司，江蘇 啟東 226200)

某火力發電廠一期設計4臺660 MW超超臨界燃煤發電機組(下文中以“該廠”代替)。汽輪機為哈爾濱汽輪機廠設計生產的超超臨界、單軸、三缸四排汽，一次中間再熱凝汽式汽輪機，具有較高的效率和安全可靠性。ETS系統實現汽輪機自動危機遮斷功能[1]，是汽輪機啟動、運行、停運全過程的基礎。該廠DCS設計為艾默生OVATION系統，4臺機組ETS部分均獨立配置于單元機組的DROP43/93這對冗余控制器，設置保護條件齊全，符合相關技術規范要求。A、B側凝汽器真空低保護是其中極其重要并且容易忽視的一項。

鑒于真空信號相較于大氣壓力為微負值、不易觀察這一特殊性，若該保護誤動，將直接跳閘汽輪機，若拒動則可能引起汽輪機主設備損壞或報廢，因此如何保證真空低保護動作的準確可靠，杜絕潛在隱患顯示十分重要。

1 原始凝汽器真空低保護介紹

該廠原真空低保護在A、B側凝汽器上面各配置4個SOR檢測開關，共設計8個。

取樣管路源頭位于約12 m高處凝汽器側墻上(以A側為例)，各墻開孔2個，取樣后匯成一路總取樣管按照一定的坡度(傾斜度)[2]送至汽輪機頭部左側在線試驗電磁閥塊，經過試驗塊內部結構分為左、右兩路，兩路均配置有就地壓力指示表、試驗電磁閥、引出取樣孔，再使用取壓管引至4個保護用壓力開關，左、右兩個取壓管分別對應1、3號開關和2、4號開關。保護開關現場安裝如圖1所示，取壓管路走向如圖2所示。

圖1 凝汽器真空低保護開關現場安裝圖

圖2 原始真空低保護開關取壓管路示意圖

2 原始真空低保護存在的實際問題

2.1 凝汽器真空低保護邏輯

該廠ETS系統凝汽器真空低保護設置為：4取2邏輯，即兩或一與方式，當保護開關1或3任一動作且保護開關2或4任一動作，則觸發真空低保護，通過ETS邏輯判斷復位4個長帶電關閉的110 V直流AST電磁閥，電磁閥失電動作打開后，卸掉汽輪機各進汽閥油動機AST油壓使得閥門全部關閉實現停機。

2.2 改造前存在的隱患問題

(1)因試驗電磁閥塊、壓力表等中間環節螺紋接頭較多(數十個)，若個別接頭密封不嚴密，極易引起局部真空泄漏，導致保護開關取樣管壓力異常引起開關誤動。若發現不及時、處理不當，可能引起ETS保護誤動跳閘，該廠2號機組就曾出現3號保護開關運行中誤報警異常。

(2)原使用取樣管路規格為Ф14 mm×2 mm不銹鋼儀表管路(1Cr18Ni9Ti)易積水，引起水塞導致儀器測量異常，導致保護誤動或拒動。

(3)維護量大，需要定期檢查。

這些問題都給機組的安全運行構成極大的安全隱患，給維護人員帶來了困擾。

3 凝汽器真空低保護技術改造

基于真空低保護原始設計存在的隱患，熱工人員在分析、調研并查閱類似工況機組文獻資料的基礎上，提出了試驗對比、分期改造的方案。利用檢修機會分次進行兩次技術改造，先行改造8個模擬量變送器點進行前期驗證，經改造后對比發現管路積水現象完全避免，取得了滿意效果，進一步取消多余中間環節及螺紋接頭，改造用于ETS保護的8個真空低開關。

3.1 真空低保護改造方案介紹

(1)原使用儀表管管徑為Ф14 mm×2 mm，管徑較細運行中極易積水，全部拆除不再使用，為了驗證方案的合理性，先在4臺機組模擬量變送器測點上進行試驗性改造，將其更改為管徑較粗的Ф25 mm×4 mm不銹鋼管[2]，觀察運行半年效果顯著，然后再將4臺機組保護開關實施改造。

按照DL/T 774—2004《火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程》對真空測量管路敷設的具體要求,進行新管路排布、固定、焊接，保持一定坡度，整體安裝示意圖如圖3所示。

圖3 改造后整體安裝示意圖

(2)原凝汽器墻體開孔數量不足，在A、B側各新開孔2個(用于凝汽器A側保護開關2、4，B側保護開關2、4取樣用)，實現保護開關源頭取壓點的徹底獨立，通過一、二次焊接儀表閥(取消原螺紋連接閥)直接送至各保護開關，拆除原設計在線試驗塊，最終實現8只壓力開關和8只變送器獨立取樣[3-4]。

(3)凝汽器真空低保護分A側、B側動作兩條，原ETS邏輯設計為1、3開關或、2、4開關或，然后再相與的保護設計方式，即所說的“兩或一與”方式，即可有效防止誤動，又可有效杜絕拒動,邏輯合理保持不變。

3.2 方案實施

在該廠1～4號機組計劃檢修中，對改造方案進行實施。

3.2.1新管路的敷設及保護開關的接線安裝

管路敷設按照方案要求進行。原A、B側8臺SOR保護開關均布置于機頭左側儀表柜背部，因機頭位置空間狹小，改造需新敷設4根儀表管路。現場核實發現空間不足，將B測真空4只保護開關移至13.7 mm層高旁靠窗處真空變送器柜內如圖4所示。新敷設4顆4×1.0 mm2計算機屏蔽電纜送至ETS系統，A測真空4只開關位置保持不變仍為機頭左側儀表柜背部，開關固定牢固、安裝位置基本沒有外界振動源，工作環境良好，對原設計圖紙進行重新修訂。

圖4 改造后B側開關移位至真空變送器柜

3.2.2改造后系統的檢驗驗收

因改造管路為新敷設且數量多、管路長、管徑粗、焊口多，因此必須按照DL/T 774—2015《火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程》中6.2.3.2條[5]對“油管路及真空管路嚴密性試驗標準”：“用表壓為0.1～0.15 MPa的壓縮空氣進行試驗，15 min內壓力降低值不大于試驗壓力的3%”這一規定，使用打壓試驗裝置逐個儀表管路進行打壓驗證試驗，檢查新改造管路焊接嚴密性，保證無泄漏后方可投入使用。

待現場管路檢查驗收完畢，傳動各個保護開關，系統條件具備后，整體傳動A、B側凝汽器真空低保護。

3.3 改造后運行評估

現該廠4臺機組汽輪機真空低保護測量管路均已改造完畢，儀表管路敷設符合規范，固定牢固可靠，排布整齊美觀，密封性試驗合格。運行兩年來8只保護開關工作穩定，動作可靠，維護量大幅降低，從測量信號的源頭徹底杜絕了凝汽器A、B側真空低保護誤動、拒動事故，極大地提高了機組的可靠性。

4 結語

面對真空低保護測量易積水、泄漏不易查出這一難題，部分單位已經嘗試進行了技術改造。該廠結合日常維護消除缺陷的經驗、保護開關誤動的異常分析、開關誤動的搶修等工作的總結，深入分析當前現場設備安裝存在的不合理、不規范部位，提出的技術改造方案實際可行，目前真空變送器準確可靠、保護開關穩定，效果顯著，杜絕了因真空低保護開關誤動引起的機組非停及拒動引起的設備損壞，節省了支出。