越南600MW電廠高調(diào)門擺動原因分析及預(yù)防措施

郝曉明

成都東部集團有限公司，中國·四川 成都 610095

1 引言

高壓進汽調(diào)節(jié)閥門組（以下簡稱“高調(diào)門”）是控制汽輪機進汽量的重要調(diào)節(jié)閥門，高調(diào)門的正常動作直接影響汽輪機組得到安全可靠運行。中國機組已發(fā)生多起高調(diào)門非正常運行情況，可能的原因包括控制系統(tǒng)缺陷[1]、順序閥進汽規(guī)律與高調(diào)門實際流量特性不匹配[2]、閥桿防轉(zhuǎn)銷斷裂[3]、配汽曲線不合理[4]等。

論文分析了某600MW 亞臨界電廠高調(diào)門擺動原因，并提出了解決措施。

2 引言

越南某622MW 亞臨界燃煤電廠汽輪機為中國制造一次再熱亞臨界機組，蒸汽參數(shù)為16.67MPa-538℃-538℃，兩臺機組為越南首臺亞臨界燃煤機組。1 號機組投產(chǎn)時間為2016年1月4 號，2 號機組投產(chǎn)時間為2016年1月18號。汽輪機采用新一代全電調(diào)DEH 系統(tǒng)，控制系統(tǒng)為西屋Ovation 系統(tǒng)，正常運行時由DEH 控制系統(tǒng)自動控制汽輪機高調(diào)門開度，以調(diào)節(jié)汽輪機的進汽量，進而控制機組出力。2016年3月，機組負荷498MW，處于CCS 控制模式下，2號機組出現(xiàn)了高調(diào)閥閥位不規(guī)則擺動，且在10 分鐘后在負荷不變情況下，突然出現(xiàn)高調(diào)閥總開度突然開大約10%并保持穩(wěn)定的異常現(xiàn)象，詳見圖1。論文擬對出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因及解決措施進行分析處理。

圖1 負荷設(shè)定及閥門控制曲線

當機組處于CCS 控制模式下時，高調(diào)閥的控制受鍋爐控制系統(tǒng)控制，閥門的具體開度由一次調(diào)頻值與目標功率共同調(diào)節(jié)，當負荷指令未變且轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時，高調(diào)閥的開度應(yīng)保持穩(wěn)定，并滿足設(shè)定的配汽曲線。圖1 中可見，在持續(xù)擺動后高調(diào)閥閥位突然增大，且經(jīng)對比，實際閥門已大于配汽曲線閥門開度值。

3 原因分析

高調(diào)門的動作是由油動機控制，汽輪機液壓油的油質(zhì)直接影響油動機伺服閥等部件的正常運行，若EH 油的油質(zhì)不滿足運行要求，油中的機械雜質(zhì)將會卡澀伺服閥，使得油動機的動作不能及時跟蹤指令，則會出現(xiàn)高調(diào)門擺動現(xiàn)象。另外，液壓油泵的出口壓力若出現(xiàn)波動，也會直接造成高調(diào)門擺動，例如蓄能器皮囊破裂等原因。現(xiàn)場提取了EH 油的油質(zhì)并進行化驗，EH 油質(zhì)滿足運行要求，不存在因油質(zhì)造成調(diào)門擺動。

外部參數(shù)，像蒸汽參數(shù)及頻率的波動也會造成高調(diào)門擺動。蒸汽參數(shù)的波動將會直接影響進入汽輪機的能量，為了滿足汽輪機出力設(shè)定，系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)閥門開度，增大或減少進汽量來達到設(shè)定的負荷。外網(wǎng)頻率的大幅波動將造成汽輪機轉(zhuǎn)速的波動，一次調(diào)頻將動作，通過調(diào)節(jié)高調(diào)門閥門開度來保持出力維持50Hz。經(jīng)查，未發(fā)生上述外部參數(shù)劇烈波動的情況。

閥門的開度是通過與閥桿連接的線性可變差動變壓器LVDT（Linear Variable Differential Transformer）將閥桿的位移信號轉(zhuǎn)換成電信號的。閥桿和LVDT 首次連接后，會進行閥門的校正以保證DCS 顯示閥門與實際閥位保持一致。后續(xù)實際運行中，由于閥門開關(guān)造成的沖擊等可能造成閥桿與LVDT 的連接松脫，即某個閥門的實際閥位與DCS 收到的閥門不一致。若出現(xiàn)這種情況，則會出現(xiàn)進入汽輪機的蒸汽量與實際需求的蒸汽量不一致，為了達到負荷設(shè)定值，高調(diào)閥閥位總開度將會與配汽曲線出現(xiàn)較大差別。經(jīng)查，4 個閥門的LVDT 與閥桿連接牢固未松脫。

高調(diào)閥內(nèi)部存在異物也可能造成閥位波動，同時由于節(jié)流因素，實際閥位開度還會大于配汽曲線值。由于高調(diào)閥前的主汽門有環(huán)形濾網(wǎng)，外部異物的可能性較小，異物最可能是高調(diào)閥閥門部件，如之前已出現(xiàn)過的閥桿脫落造成閥芯堵塞等問題。閥桿與油動機操縱座的連接，是通過螺紋連接的，為了保證螺紋連接在實際運行工況下不會松脫，在閥桿頂部裝有銅墊片，在現(xiàn)場安裝閥桿時調(diào)整銅墊片厚度，擰緊閥桿并使銅墊片被壓縮產(chǎn)生過盈配合。同時，在閥桿與操縱座連接緊固后，配做銷孔穿入銷釘，保證閥桿不會轉(zhuǎn)動松脫，如圖所示2。

若閥桿與操縱座松脫且閥芯落下，即使操縱座正常動作，但實際閥位將始終為0，閥門的總開度也會大于配汽曲線值。為了驗證是否存在上述現(xiàn)象，可單個進行閥位試驗。試驗過程大致如下：

①機組穩(wěn)定在50%額定負荷，即300MW 左右。

②切除CCS 控制，穩(wěn)定鍋爐參數(shù)，DEH 切換到閥位控制方式。

③單個緩慢增減調(diào)門開度，觀察負荷是否隨閥門開度增減作相應(yīng)變化。若負荷不隨閥門開度變化而變化，則說明該閥門機械機構(gòu)可能出現(xiàn)故障，需對該調(diào)門做進一步的檢查。

④若負荷變化與調(diào)門開關(guān)變化一致，則對單個調(diào)門進行過開和過關(guān)操作，現(xiàn)場記錄該調(diào)門的行程。最后將現(xiàn)場測量行程與安裝記錄行程比對，若不一致，說明調(diào)門的實際行程發(fā)生變化，建議對調(diào)門機械機構(gòu)作相應(yīng)檢查。

圖2 閥桿與油動機操縱座連接圖

⑤若以上檢查均未發(fā)現(xiàn)問題，建議對所有調(diào)門重新做整定，根據(jù)其后的情況做進一步處理。

經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，3#調(diào)門動作時，負荷保持穩(wěn)定，且3#調(diào)門無法實現(xiàn)關(guān)閉至0 位，確定3#閥門內(nèi)部出現(xiàn)閥桿脫落情況。

4 處理措施

由于處于用電高峰期，為了滿足區(qū)域用電需求，經(jīng)過制造廠同意，將3#閥門強制關(guān)閉，指令為0，不參與機組負荷調(diào)節(jié)。停機檢查后對2#機組3#高調(diào)門進行拆卸檢查，拆除清洗去銹后，發(fā)現(xiàn)閥桿螺紋直接可以落入十字頭螺母內(nèi)，螺紋無法持力，如圖3所示。更換新閥桿及十字頭，同時嚴格按照廠家要求裝配。

圖3 閥桿與操作座十字頭（圓孔為穿銷釘處）

在后續(xù)運行中，1 號機組同樣出現(xiàn)了類似問題。類似設(shè)計的高調(diào)門也在其他地方出現(xiàn)過類似問題，顯示出這一問題不僅是安裝質(zhì)量等問題，也存在著設(shè)計未充分考慮安裝風險及運行可靠性等問題。據(jù)了解，這一設(shè)計延續(xù)國際初始設(shè)計而未進行改動升級，后續(xù)制造廠家已對此設(shè)計進行改進，新的高調(diào)門設(shè)計已取消銷釘，而直接采用焊接連接，降低了安裝要求，且牢固可靠，后續(xù)新產(chǎn)品未出現(xiàn)類似問題。

5 結(jié)語

高調(diào)門是控制汽輪機的重要閥門，在安裝過程中要嚴格按照廠家要求，出現(xiàn)問題時，應(yīng)詳細排查故障。同時設(shè)備制造廠在設(shè)計相關(guān)零部件時，特別是需要現(xiàn)場裝配的，應(yīng)充分考慮現(xiàn)場安裝實際情況，盡量避免高難度高精度，將人為影響因素盡可能減少。