汽輪機掛閘故障的分析與處理

張海豐

(東北電力科學研究院有限公司， 遼寧 沈陽 110179)

0 概 述

某新建電廠1號機組主要承擔電網的基本負荷，且需承擔供熱所需的熱負荷，具有一定的調峰能力(35%～100%)。采用的汽輪機型號為NC350-24.2/0.4/566/566，是具有超臨界蒸汽參數、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、雙抽供熱、濕冷凝汽式機組。在汽輪機調節系統中，采用了高壓抗燃油。機組的高壓抗燃油系統包含了供油系統、危急遮斷系統及執行機構。供油系統的功能是提供高壓抗燃油，并以此驅動伺服執行機構,從而調節通過汽輪機的蒸汽流量。危急遮斷系統由4個AST電磁閥、2個OPC電磁閥、1個隔膜閥及機械超速遮斷機構組成。在該機組汽輪機運行前的掛閘試驗中，發現了某些設備存在故障。分析了各種可能造成汽輪機掛閘的原因，并采取了技術措施進行了處理，最終完成了掛閘試驗。

1 危急遮斷系統的運行方式

運行時，危急遮斷系統的4個AST電磁閥通電后勵磁關閉，從而封閉了自動停機危急遮斷(AST)母管上的抗燃油泄油通道，即建立了所有蒸汽閥執行機構活塞下腔的油壓。當電磁閥失電后，閥門打開，則總管油壓被缷壓，導致所有汽閥關閉從而使汽輪機停機。OPC電磁閥是超速保護控制電磁閥，正常運行時，2個OPC電磁閥不帶電，為常閉狀態，封閉了OPC總管油液的泄放通道，使調節汽閥和再熱調節汽閥的執行機構的活塞下腔能夠建立起油壓。一旦OPC控制板動作，2個OPC電磁閥就被打開，使OPC母管的油液被泄放，能使高壓調節閥和中壓調節閥迅速關閉。當機組正常運行時，隔膜閥上腔室的潤滑油壓力壓迫閥門關閉，堵住了EH危急遮斷油母管通向回油管的通道。當機械超速遮斷機構動作或手動超速試驗杠桿時，不論是單獨動作，還是同時動作，均能使透平油的壓力降低或消失，因而使壓縮彈簧頂開隔膜閥閥門，從而將EH危急遮斷器的油液排至回油管，AST安全油壓被迅速卸壓，此時，將關閉所有的進汽閥。危急遮斷系統的布置和結構，如圖1所示。

圖1 危急遮斷系統示意圖

2 故障現象

2017年某日，該機組首次進行了汽輪機調門的嚴密性試驗，關閉汽輪機所有的高壓調節門和中壓調節門，開啟所有的高壓主汽門和中壓主汽門。在進行汽輪機調門嚴密性試驗過程中，當汽輪機轉速下降至1 601 r/min時，汽輪機的掛閘開關信號(ASL1、ASL2、ASL3)突然消失，汽輪機跳閘。就地檢查了汽輪機調節保安系統，沒有發現泄漏等異常情況。再次進行汽輪機的掛閘試驗，發現在建立掛閘油壓的過程中，汽輪機掛閘的3個油壓開關(ASL1、ASL2和ASL3)均不發出信號，而且油壓低開關(ASP2)總是在發信號，造成汽輪機的掛閘油壓建立失敗，汽輪機跳閘。檢修后，再次進行汽輪機的掛閘試驗，汽輪機的掛閘油壓仍無法建立，掛閘試驗失敗。

3 故障原因

根據汽輪機危急遮斷系統的布置和結構，分析并尋求汽輪機掛閘故障的原因。首先，檢查4個AST電磁閥和2個OPC電磁閥的電源，電源接線正常，由此排除了AST電磁閥失電導致油路卸壓的可能性。然后采用排除法，對可能造成汽輪機掛閘故障的原因進行了逐條分析，認為主要原因可能存在于多個方面。

3.1 AST電磁閥卡澀

AST電磁閥的連接結構，如圖2所示。從圖2可知，4個AST電磁閥具有串聯和并聯結構，即電磁閥AST1和AST3并聯、電磁閥AST2和AST4并聯，然后將兩組并聯的電磁閥再連接為串聯回路。電磁閥AST1和AST3處于安全油的來油端，電磁閥AST2和AST4處于泄油端。只要有電磁閥AST2和AST4中的任1個閥門關閉不嚴，油壓低開關ASP2會發出信號；同理，只要電磁閥AST1和AST3中的任1個閥門關閉不嚴，油壓高開關ASP1就會發出信號。所以，在這4個電磁閥中，只要有某個電磁閥關閉不嚴，就有可能使汽輪機的安全油壓偏低，造成汽輪機無法掛閘。

圖2 AST電磁閥連接結構圖

3.2 OPC電磁閥和單向閥卡澀

從圖1可知，2個OPC電磁閥是并聯排列，當任1個OPC電磁閥帶電后，OPC壓力油會被泄出，引發所有的調節門關閉，同時保持安全油壓的穩定。如果ASL油壓開關取樣管前的單向閥存在卡澀或泄漏現象，同時OPC電磁閥也存在卡澀時，安全油被泄去也是有可能的。

3.3 隔膜閥關閉不嚴或卡澀

隔膜閥的開關由機械超速遮斷機構控制，通過控制隔膜閥頂部的潤滑油壓力，控制隔膜閥的開關。當隔膜閥存在卡澀現象或未完全關閉時，安全油就將通過隔膜閥泄排至油箱，從而引起安全油壓力的降低，導致汽輪機無法掛閘。

4 排除故障的措施

4.1 清洗AST電磁閥

針對AST電磁閥可能存在卡澀現象，首先檢查并清洗危急遮斷裝置的所有AST電磁閥。發現AST3電磁閥有輕微的卡澀。清洗所有的AST電磁閥并安裝完畢后，重新進行汽輪機掛閘試驗，汽輪機仍舊無法掛閘，試驗失敗。因此，AST電磁閥卡澀的原因可以排除。

4.2 清洗OPC電磁閥和單向閥

同樣，清洗了所有的OPC電磁閥和單向閥，待清洗后復裝，重新進行了汽輪機掛閘試驗，仍是掛閘失敗。因此，OPC電磁閥和單向閥卡澀的原因可以排除。

4.3 檢查隔膜閥

手動操作隔膜閥的手動開關，發現隔膜閥的開關靈活，無卡澀現象。對隔膜閥的關閉狀態進行檢查，調整隔膜閥的關閉狀態，使隔膜閥能完全關閉。再次進行汽輪機掛閘試驗，發現汽輪機掛閘的開關信號(ASL1、ASL2和ASL3)均正常，汽輪機可以正常掛閘。由此，可判斷隔膜閥沒有完全關閉，存在內漏現象。

隔膜閥無卡澀現象，那么隔膜閥沒有完全關閉的原因，應當是隔膜閥頂部的潤滑油壓力偏低。分析和檢查機械超速遮斷機構的運行狀態，發現當隔離電磁閥帶電后，安全油壓可以正常建立，說明潤滑油的來油壓力，能滿足隔膜閥的設計要求。根據分析，故障應在安全油隔離電磁閥后的管路及裝置上，主要原因可能是：(1)安全油隔離電磁閥至危急遮斷器油門的管路存在漏油。經檢查，在該段管路未發現漏油點，故而這個原因可以排除。(2)就地手動停機壓桿存在漏油。檢查了手動停機滑閥，同樣未發現漏油點，也排除此原因。(3)危急遮斷器油門存在漏油。對危急遮斷器油門進行檢查，發現危急遮斷器油門的滑閥，在滑移時有些卡澀點，且在滑閥表面上有拉毛現象。對滑閥進行清洗及去毛處理，再次進行了汽輪機掛閘試驗，汽輪機掛閘開關信號(ASL1、ASL2和ASL3)均正常，汽輪機可以正常掛閘，排除了故障。

5 結 語

利用排除法，分析了某新建電廠1號機組汽輪機掛閘故障時的各種現象，準確快速地判斷了汽輪機掛閘故障發生的部位，并徹底排除了故障。危急遮斷系統是汽輪機重要的保護裝置之一，特別是在新機組的調試工作中，極容易出現此類故障，因此，有關掛閘故障的分析思路，對于同類型機組的調試工作，具有借鑒作用。