1000MW 汽輪機組危急遮斷系統(tǒng)安全改造

王輝

（華電萊州發(fā)電有限公司，山東 萊州 261400）

一、概述

高壓遮斷模塊是現(xiàn)代機組調節(jié)保安系統(tǒng)的關鍵部件，它控制著汽輪機EH 油系統(tǒng)安全油的排油口，是整個遮斷系統(tǒng)的總樞紐。為保證其動作的安全、可靠性，高壓遮斷模塊采用四只電磁遮斷閥兩兩并聯(lián)再串聯(lián)的結構，并可在線對電磁閥分別進行活動試驗。

高壓遮斷電磁閥活動試驗過程中，存在壓力傳感器故障、電磁閥卡塞、人為失誤等因素造成停機的事故隱患。為了避免該事故的發(fā)生，在遮斷模塊上加裝隔離（切換）閥組，在做電磁閥活動試驗的時候，將HPT 安全油與試驗油路暫時隔離，引入相同壓力的HP 高壓油為試驗油源。增加試驗供油模塊的目的不只是引入壓力油代替安全油做高壓遮斷電磁閥活動試驗，一旦高壓遮斷集成塊部分兩節(jié)流孔之間壓力異常，隔離電磁閥能瞬間帶電封住安全油，這比人員趕到現(xiàn)場關閉隔離門要高效的多，從而為檢修人員后續(xù)處理贏得寶貴的時間。

高壓遮斷模塊改造后與改造前相比，加裝四只隔離門使高壓遮斷模塊在線檢修成為可能，而三只壓力開關（三取二跳機）測點位于HPT 隔離門前可以保證隔離門關閉后HPT 油壓不會降低導致跳機，此外，高壓遮斷電磁閥試驗過程中，即便出現(xiàn)設備硬件故障等異常情況，造成隔離電磁閥后油壓失去，卸掉的僅僅是引入的試驗用壓力油，而機組的高壓安全油不會受任何影響，不會造成機組被遮斷，抗燃油系統(tǒng)的高壓蓄能器可保證在此情況下系統(tǒng)HP 油壓穩(wěn)定。

高壓遮斷模塊系統(tǒng)改進后，一是避免了HPT 高壓安全油瞬間大量泄流安全油壓低導致跳機現(xiàn)象的發(fā)生，二是模塊內部兩節(jié)流孔之間壓力出現(xiàn)異常或抗燃油外漏后能對模塊有時間在線檢修，消除了機組正常運行期間設備存在的隱患，避免了抗燃油系統(tǒng)缺陷擴大化導致機組非停，大大提高了汽輪機調節(jié)保安系統(tǒng)的可靠性常規(guī)的危急遮斷裝置，是串并聯(lián)油路設計，設計原理本身較為先進，但是由于設計較早，未采用在線檢測維修技術。因此，在機組運行過程中，如果出現(xiàn)電磁閥燒壞、節(jié)流孔堵塞等情況，只能等機組停機檢修時才能更換或檢修。所以在不具備機組停機的條件下，設備只能“帶病”工作，嚴重威脅機組安全穩(wěn)定運行。而且在原系統(tǒng)做設備在線試驗時，往往會由于配置的節(jié)流器出現(xiàn)故障，導致ASP 壓力顯示不正常，引起ASP 壓力開關報警。而節(jié)流器的檢修也必須在機組停機狀態(tài)下進行，故在不具備機組停機的條件下，設備只能解列試驗功能，機組在提心吊膽的氛圍中工作。

綜上，有必要對原危急遮斷裝置進行適當?shù)母倪M，以保證機組安全高效的運行。

二、危急遮斷在線隔離試驗裝置的組成

在線隔離裝置主要由液壓集成塊、電壓換向閥、隔離球閥壓力變送器、壓力表、支架等元器件組成，能夠在線隔離、試驗危急遮斷裝置。其外形圖如下：

詳細技術內容

（一）總體思路

高壓遮斷模塊作為安全油的排油樞紐，安全油當泄即泄，異常時止泄，這是本技改項目的核心思想。總體思路是重新設計制造一個新的高壓遮斷裝置集成塊：新遮斷裝置上集成試驗供油模塊，即隔離閥組,改造后集成試驗供油模塊的高壓遮斷模塊原有性能不應受到任何不良影響，改造完成后通過試驗進行調試。

（二）技術方案

針對高壓遮斷模塊不能在線隔離，加裝耐壓等級高的隔離截止門，且讓HPT 的隔離門安裝在三取二壓力開關后；針對高壓遮斷電磁閥活動試驗時以及正常運行過程中出現(xiàn)故障，HPT 安全油可能大量泄流安全油壓低導致跳機，自HP 壓力油母管上引一路油源接入試驗供油模塊，并在該管路上安裝一個隔離截止閥，引入壓力油代替安全油作為試驗用油，同時試驗供油模塊增加的隔離閥共同作用將HPT 安全油暫時封住。

三、危急遮斷保護裝置的作用

為了防止汽輪機在運行中因部分設備工作失常可能導致的汽輪機發(fā)生重大損傷事故，在國內絕大多數(shù)機組上裝有此危急遮斷系統(tǒng)。危急遮斷系統(tǒng)監(jiān)視汽機的某些運行參數(shù)，當這些參數(shù)超過其運行限制值時，該系統(tǒng)就送出遮斷信號關閉全部汽輪機蒸汽進汽閥門。

危急遮斷系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件由一個帶有四只自動停機遮斷電磁閥（20/AST）、二個節(jié)流孔組成的液壓回路構成危急遮斷控制塊（亦稱電磁閥組件）、和幾只壓力開關等所組成。

四只自動停機遮斷電磁閥（20/AST）為串并聯(lián)布置，按功能可以把它們分為二個通道：（20-1/AST）與（20-3/AST）為第一通道，（20-2/AST）與（20-4/AST）為第二通道。它們和二個節(jié)流孔組成的液壓回路能在線試驗（20-1/AST）、（20-3/AST）第一通道、（20-2/AST）、（20-4/AST）第二通道工作是否正常、節(jié)流孔回路的工作是否正常。

通常（20/AST）通道試驗每星期進行一次，一旦確認（20-1/AST）、（20-3/AST）第一通道、或（20-2/AST）與（20-4/AST）第二通道工作不正常、或節(jié)流孔回路的工作不正常（ASP 壓力開關指示值異常），就不能再進行試驗，也不能在線檢修，一直要到停機才能處理。

在危急遮斷裝置前，安裝上本方案設計的隔離裝置就能在線試驗、檢修、更換（20-1/AST）、（20-3/AST）、（20-2/AST）、（20-4/AST），以及電磁閥組件上的所有零部件。同時，在檢修過程中，如果機組出現(xiàn)異常情況，需要緊急停機，超速飛錘、手動停機機構、機械停機電磁鐵等多重保護裝置仍舊可以正常使用，不會危及機組安全。

四、隔離裝置的使用方法

正常工作狀態(tài)下，隔離裝置的兩個球閥打開，電液換向閥失電，補油球閥關閉。此時，安全油有兩路產生通道，一路經HP 高壓隔離裝置，進入危急遮斷裝置內節(jié)流孔產生；另一路經隔離裝置上的補油節(jié)流孔產生。

當檢測到危急遮斷裝置工作不正常（ASP 油壓異常、外泄漏等）時，應首先給隔離裝置的兩個電磁閥通電（在AST 隔離裝置上設有一壓力變送器，在AST 壓力降低至預先設定的數(shù)值時，觸發(fā)開關，隔離裝置的兩個電磁閥得電，關斷油路），隨后應關閉電磁閥前面的隔離球閥，以可靠隔離高壓油與危急遮斷裝置。

同時觀察各處在球閥之前的壓力表應為正常值，而隔離裝置后的壓力表應下降至0。此時，表明危急遮斷裝置系統(tǒng)已被有效的隔離。

此時可以進行在線更換電磁閥、二級閥、清洗節(jié)流孔等工作。

同時，待確認危急遮斷裝置已經被有效隔離后，還可以打開試驗補油裝置上的球閥，待截止閥后的壓力上升至正常之后，就可以在線進行危急遮斷裝置的任何試驗，而不會引起機組跳機（AST 得到有效隔離）。

由于增加了AST 補油回路的同時，將前箱遮斷閥安全油與油動機安全有聯(lián)通。這樣，當在機組實驗過程中，出現(xiàn)異常情況，仍可通過油動機快關電磁閥，手動停機機構，機械停機電磁鐵，以及飛錘實現(xiàn)多重冗余保護，不會引起機組飛車。

在檢修完成后，應首先給四個AST 電磁閥通電（常帶電）。確定AST 正常后。隨后再給隔離裝置的電磁閥斷電，球閥打開，最后關閉補油裝置上的球閥，此時系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，檢修完畢。

五、改造后系統(tǒng)的優(yōu)點

本改造方案在保證系統(tǒng)安全的前提下，改造費用低廉，改造工作量小。

同時，系統(tǒng)安全可靠，有兩級隔離裝置，能有效隔離系統(tǒng)安全油和危急遮斷裝置。使危急遮斷裝置上所有零部件均能在線試驗，在線檢修，在線更換。同時，由于增加了補油通道，最大程度避免在檢修完畢后，打開隔離裝置時可能出現(xiàn)的瞬間失壓，引起機組安全油壓力波動。同時也能實現(xiàn)機組異常狀態(tài)的其他保護措施有效。

本次改造采用完全獨立的在線隔離裝置，只需要配接5 個工作油口，固定支架即可。泄漏點少，占用場地少，使用維護方便，經濟可靠。

以上改造能最大程度上杜絕誤動作跳機，徹底解決系統(tǒng)“帶病”工作的現(xiàn)象，確保機組健康、安全運行。

六、改造結論

1000MW 機組高壓遮斷模塊系統(tǒng)改進后各部件工作性能良好，一是避免了HPT 高壓安全油瞬間大量泄流安全油壓低導致眼看著跳機現(xiàn)象的發(fā)生，二是模塊內部兩節(jié)流孔之間壓力出現(xiàn)異常或抗燃油外漏后能對模塊有時間在線檢修，消除了機組正常運行期間設備存在的隱患，調節(jié)保安系統(tǒng)的可靠性大大提高，避免了抗燃油系統(tǒng)缺陷擴大化導致機組非停。其中試驗供油模塊的電磁閥和插裝閥的性能是影響改造后的高壓遮斷模塊性能的重要因素，而抗燃油質對液壓閥門的性能影響很大。加裝的隔離門也是潛在的滲漏點，保證隔離門正常啟閉以及不產生外漏同樣至關重要。

七、改造后系統(tǒng)原理