HCO系統故障引發燃機跳閘事件分析

吳楠

摘?要：介紹了燃機HCO裝置及其工作原理，并對燃機運行期間HCO副推故障引發的一次跳閘事件進行了詳細分析。

關鍵詞：HCO?副推故障?燃機跳閘

引言

HCO全稱燃機液壓間隙優化系統，主要作用在燃氣輪機完全預熱后，將燃機轉子逆氣流流動方向移動，減小渦輪葉片和機殼之間的間隙，從而提高透平做功效率。是西門子型燃氣輪機為提高燃機效率而專門設計的，所有設備均從德國原裝進口。由于國外廠家對于設計、安裝、調試、控制等資料技術保密，使得現場每每遇到問題處理均比較困難。

1HCO簡介

1.1HCO裝置簡介

HCO供給裝置包括一個底座，底座上安裝有兩個100%泵、一個液壓氣囊蓄能器、HCO控制塊和相關儀表。工作介質是從潤滑油系統供應管路中抽取的潤滑油。為達到所需的工作壓力，提供了兩個由交流電機驅動的齒輪泵。壓力開關控制泵的聯鎖啟動。在主推和副推方向的供應和回流管路中使用電磁閥，實現主推和副推方向活塞的加壓和泄壓，使得活塞移動，帶動燃機轉子移動。位于主推活塞室和位于副推活塞室回油管的壓力傳感器用于記錄電磁閥上游公用管路中的HCO系統壓力。這些壓力傳感器可用于監測各活塞室中的壓力狀態。

1.2 HCO保護邏輯簡介

由于燃機轉子的移動，在某些故障下，可能會造成葉片和缸體的碰磨，從而導致嚴重的機組事故發生，所以主機廠設計了一些保護用以在緊急狀態下跳閘燃氣輪機。

表格1是HCO故障引發燃機跳閘條件：

表格2是HCO系統未釋放條件：

2故障分析處理

2.1故障過程

某廠機組類型是單軸西門子F級466MW聯合循環燃氣輪機組，XX年XX月XX日0點#2機組當時負荷為300MW，運行人員接省調要求開始降負荷準備停機，00：08：48時負荷降至180MW左右，燃機觸發跳閘指令機組停機。

2.2原因分析

熱控人員查詢歷史記錄，發現燃機跳閘原因為MBA50EU003 ZV06，HCO副推故障導致。

對照HCO保護邏輯簡介表格1，可以看出HCO副推故障發生時的必要條件是：HCO系統未釋放時，SGC順控投入的條件下，副推指令信號發出后延時80S，此時轉子不在副推位置，那么將會觸發燃機跳閘。調取事發當時歷史曲線，可以發現在當HCO啟動62步順控（副推指令信號發出）后，80 S內轉子并未到達副推位置，那么此時可以確定這就是燃機此次跳閘的根本原因。

2.3事故處理

正常情況下，在主推方向活塞壓力卸掉后，副推方向活塞壓力在10 S內將會加壓到額定壓力，同時將轉子退至副推位置。通過事發當時歷史曲線可以看出副推壓力建壓時間用時200 S，明顯遠遠超出正常用時時間。現場檢查油管道及其附屬設備，并未發現明顯損壞或者異常，初步懷疑管道內存在堵塞或者氣泡等情況導致加壓不正常。

2.3.1處理措施1

在機組停機階段，在完全打開限壓閥的前提下，通過開關主推和副推進油、泄油電磁閥，對整個油管路和活塞進行沖洗，排出管路中氣泡和雜質。

2.3.1.1 HCO副推沖洗步驟：

1）檢查HCO在副推位置，副推壓力正常;

2）將副推進、回油閥打調試位;

3）手動打開副推回油電磁閥;

4）就地觀察HCO系統回油視窗氣泡明顯減少;

5）通過手動HCO副推建壓，查看副推建壓時間正常（建壓時間在10S左右）;

6）副推沖洗完成，恢復副推狀態。

2.3.1.2 HCO主推沖洗步驟：

1）檢查HCO在副推位置，副推壓力正常;

2）將副推進、回油閥打調試位，主推進、回油電磁閥，沖洗電磁閥打調試位;

3）退出燃機盤車，檢查盤車嚙合信號“ENGAGED”消失，盤車進油電磁閥關閉;

4）手動將HCO系統切至主推;

5）投運燃機盤車，檢查盤車投運正常;

6）開啟HCO主推沖洗電磁閥、回油電磁閥，觀察主推壓力在155bar～175bar之間波動，HCO油泵在主推壓力低于155bar后自動啟動;

7）為避免HCO油泵頻繁啟動，可采取關閉HCO主推回油電磁閥幾分鐘之后再開啟主推回油電磁閥，如此循環往復，直至就地觀察到回油視窗氣泡明顯減少;

8）主推沖洗完成，通過手動HCO主推建壓，查看主推建壓時間正常（建壓時間在10S左右）;

9）退出燃機盤車，檢查盤車嚙合信號“ENGAGED”消失，盤車進油電磁閥關閉;

10）手動將HCO系統切至副推;

11）投運燃機盤車，檢查盤車投運正常;

12）恢復HCO系統所有閥門狀態。

2.3.2處理措施2

原因分析提到只有當HCO系統未釋放時，轉子沒有在規定時間到達指定位置才會導致跳閘。那么假如此時HCO系統已釋放，意味著即使轉子沒有及時到位，也不會引起跳閘動作。通過表格2可以看出F（air mass flow）>55%時，HCO系統是已釋放狀態，F（air mass flow）>55%基本對應燃機負荷大于55%，那么換句話表述，當燃機負荷大于55%時，燃機處于完全預熱狀態，及時轉子沒有在規定時間到達指定位置，也不會影響運行安全導致機組跳閘。為了防止機組啟動后處理措施1沒有達到預想效果，再次導致燃機跳閘，運行人員在燃機負荷大于55%時將燃機HCO副推SGC順控投入推動轉子。

2.4結果

通過上述處理措施，HCO再次投入后建壓時間已完全正常，副推在規定時間到達指定位置。未防止此類事件再次發生，后續將HCO停機后沖洗列入定期工作，每月沖洗一次，迄今未再次發生副推未按時到位引發燃機跳閘的事件發生。

參考文獻：

[1]西門子能源有限公司西門子燃氣輪機廠.SGT5-4000F燃氣輪機運行維護手冊.

[2]郭明星.西門子燃氣輪機控制系統解析.中國電力.2016：137-138.