1000MW超超临界汽轮机四抽系统异常分析

1000MW超超临界汽轮机四抽系统异常分析

杨志勇

（华电邹县发电有限公司)

摘要：华电邹县发电有限公司#8机组四抽系统逆止门、电动门相继出现三次故障，均通过运行参数的分析发现原因，经风险分析、制定相关维护措施，确保了机组的安全运行，未造成非停或设备损坏事故。 关键词：1000MW；超超临界；四抽；逆止门；电动门

0 引言

大型火力发电机组，尤其超超临界机组，参数高、系统复杂，随长周期连续运行，由于承受高温、高压、振动等恶劣运行工况的影响，热力系统阀门容易出现卡涩、执行机构故障等缺陷，威胁机组安全运行。运行人员通过对机组参数的监视及变化趋势分析，提前发现阀门存在的隐患，并进行风险评估，确定合理的消缺时机，制定相应的运行维护措施，提高机组运行可靠性。

1 系统简介

邹县公司两台1000MW汽轮机由东方汽轮机厂、日立公司制造，汽轮机为超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式，八级非调整回热抽汽。四段抽汽主要向本机除氧器、小机、辅汽联箱供汽，并且本机的高调门门杆漏汽、高压缸轴封漏汽均接至四段抽汽。辅助蒸汽系统为母管制的公用蒸汽系统，该系统每台机设一个0.8~1.34MPa，426.3℃的中压辅汽联箱。其中两台机组的辅汽联箱通过母管连接，之间设隔离门，以便实现各机之间的辅汽互用。在机组TMCR工况下，四段抽汽压力为1.17MPa，温度为392.7℃；冷段蒸汽压力4.97MPa，温度为350.6℃；老厂来启动蒸汽压力为1.5～2.0MPa，温度为350℃。

机组正常运行期间，小机、除氧器、辅汽联箱汽源由本机四级抽汽供汽，冷段至小机、冷段至辅汽联箱均在热备用状态，当正常汽源压力无法满足需要时，备用汽源调门自动开启，满足用户需要。由于相连系统压力等级不同，在各支路上设置机械摇臂式逆止门，如下图1：

#1 门杆漏汽、轴封漏汽 A小机 B小机 四段抽汽 #2 #6 #3 #4 辅汽联箱 #5 冷段来 除氧器

图1 超超临界1000MW机组四抽系统流程图

2 运行中出现的异常现象及分析

近两年，随组长周期运行，#8机四抽系统电动门、逆止门接连出现三次异常现象。 2.1 小机进汽压力降低

2.1.1 现象：

2012年5月20日#8机组负荷950MW，给水流量2746t/h，监盘发现#8机A小机低压调门开度100%，高压调门（冷段来汽）开度12.88%，B小机低压调门开度81.5%，高压调门开度0%；A小机进汽压力0.795MPa，B小机进汽压力0.781MPa，#8机四抽压力1.0MPa正常。

2.1.2 原因分析：

查阅之前小机进汽压力，在机组负荷950MW时为0.99MPa，两台小机同时出现进汽压力明显降低现象，造成小机进汽量不足，冷段至小机高压调门开启，有关参数见下图2。若出现该现象，主要有两个原因：一是A、B小机进汽电动门均出现节流增大；二是四抽至小机进汽逆止门卡涩或阀板脱落。现场检查A、B小机进汽电动门均在全开状态，且无任何操作；而四抽至小机进汽逆止门（图1中#1门）为机械摇臂式逆止门，容易出现卡涩或阀板脱落故障，因此断定该门故障是造成小机进汽压力降低的原因。

图2 #8机四抽至小机、除氧器、辅汽联箱压力曲线

2.1.3 风险分析：

（1）辅汽至小机调试用汽或冷段至小机高压汽源与四抽并供期间，汽轮机停机时，主机有超速危险。

（2）四抽至小机逆止门卡涩，高压汽串入低压系统，有四抽管道、辅汽联箱、除氧器及其附属管道超压的危险。

（3）小机高压调门调节特性与低压调门不同，高负荷阶段，给水调节品质差。 （4）小机进汽压力波动，小机转速波动，给水流量波动，机组参数不稳。

（5）高负荷阶段小机低压调门全开，高压调门有开度，高品质蒸汽替代低品质蒸汽做功，机组经济性降低。

2.1.4 采取措施及注意事项 1）因四抽至小机进汽逆止门在机组运行中无法隔离检修，为确保缺陷消除前机组安全，制定以下防范措施：

（1）机组正常运行中，注意连续监视小机进汽压力、高低压调门开度变化情况，发现

参数变化，及时稳定机组工况，汇报有关领导，并联系检修就地检查处理。

（2）机组正常运行，禁止将小机自动切为手动，用转速控制。若出现给水流量交叉限制等造成小机调节受限时，必须确认小机运行正常，在单元长监护下，解除小机自动，调整正常后，尽快恢复小机自动控制。

（3）值班期间，确认电泵良好备用，若出现小机跳闸，电泵联启时，注意监视其它辅机运行情况，防止厂用电压降低，造成辅机设备跳闸，按照机组给水泵跳闸RB进行处理。

（4）任一台小机停运时，在停运前应先确认高压调门全关，后关闭冷段至该小机进汽电动门，再停运小机。

（5）机组启停或低负荷运行时，辅汽至小机调试用汽与四抽供汽并列时间尽量缩短。小机切换汽源前，确认机组运行正常，与其它重大操作分开进行。

（6）小机备用汽源与四抽并列供汽期间，若出现机组跳闸，应检查四抽逆止门、电动门关闭正常，汽轮机转速下降。否则，应立即破坏凝汽器真空，检查小机高压调门关闭，关闭辅汽至小机、冷段至小机、四抽至小机电动门，尽快降低汽轮机转速。

（7）机组正常运行中，运行人员严格执行两票三制要求，定时、定路线巡检，认真监盘，勤翻画面、勤分析、勤调整，发现异常参数变化和缺陷，及时联系处理并汇报相关领导。

（8）专业技术人员，每天不少于1次对#8机组主辅机设备进行检查，并在集控室管理人员签字本上签字，向运行人员交代运行注意事项并提出相关要求。

（9）汽机队安排专人，每天不少于2次现场检查#8机组A、B小机及附属设备运行情况，发现设备异常，必须汇报单元长，办理工作票许可开工手续后，方可进行处理。

（10）应提前准备备品，机组有停运机会，对#8机四抽至小机供汽逆止门进行检查处理，彻底消除卡涩缺陷。

2）2012年10月份，#8机组停机备用。对四抽至小机进汽逆止门进行解体检查，发现该阀阀板脱落，进行修复，机组启动后恢复正常。

3）为防止该类型阀门出现类似故障，利用本次停机机会对四抽至辅汽联箱逆止门、冷段至小机逆止门、辅汽联箱至小机调试用汽逆止门（结构形式见图3）进行解体检修，均未发现异常。

图3 机械摇臂式逆止门结构示意图

2.2 四抽蒸汽流量低

2.2.1 现象：

2013年2月26日，#8机组冷态启动，机组负荷至400MW，切换四抽汽源时，四抽电动门卡涩（图1中#6门），经处理后，开到位信号发出，开启时间15秒钟左右（正常开启时

间约30秒）。随机组负荷升高，发现四抽各用户压力、流量均低于相应负荷对应值。#8机组负荷700MW，四抽压力0.64MPa，四抽至辅汽联箱压力、四抽至除氧器压力、四抽至A、B小机压力均为0.4MPa左右（见图4）。

2.2.2 原因分析：

因四抽压力与负荷基本对应，但四抽至各用户压力低，初步判断汽轮机本体抽汽口处无异常，问题发生在四抽电动门及两只抽汽逆止门上。但抽汽逆止门执行机构已全开，并且电动门为蝶阀，从门杆上较难发现实际开关状态。由于在机组启动四抽汽源切换时，四抽电动门出现卡涩和开启时间偏短现象，分析四抽电动门未全开的可能性最大。

图4 #8机四抽至小机、除氧器、辅汽联箱压力曲线

2.2.3 采取措施及注意事项

1）2月26日利用低负荷对#8机四抽电动门、抽汽逆止门进行在线检查。首先，将#8机除氧器倒至备汽运行，#8机A、B小机倒至备汽运行。在就地手动关闭#8机四抽电动门时发现阀杆不动；开方向手摇，四抽电动门继续开大约20%后，电动门操作不动，前后参数无明显变化。初步分析四抽电动门执行机构变速箱故障，暂恢复系统正常运行方式，制定下一步处理方案。

2）3月18日，在四抽电动门阀杆上加装临时防转卡具，准备解体电动头传动机构。降低机组负荷至600MW，将#8机除氧器、小机倒至备汽运行，解体电动头传动机构，发现涡轮与衬套间传动销脱落。重新加工配置新传动销，复装后开启正常，四抽系统压力恢复正常。因机组运行中四抽电动门无法全关定位，关位暂定在开度约20%左右（即修前阀门开度位置），需停机后重新定位，四抽电动门全开定位正常。

3）该方式下，机组运行存在的危险点及注意事项：

（1）由于高调门门杆漏汽、高压缸轴封漏汽均接在四抽电动门前，因此在机组负荷大于40%额定负荷时，若关闭四抽电动门，容易造成门杆漏汽、轴封漏汽管道憋压。

（2）抽汽电动门是汽轮机防进水保护的一部分，由于四抽电动门无法全关，在机组停运时，存在向汽缸倒冷汽、冷水的危险。

（3）机组正常运行中，注意对机组主辅机设备运行情况的监视、检查，及时发现缺陷并联系处理，防止机组出现紧急停运事件。

（4）#8机组正常停机时，根据四抽压力，及时进行辅汽系统汽源切换，并联系检修，重新进行四抽电动门全关定位，尽可能缩短四抽与辅汽并列运行时间，减少倒汽可能。

（5）#8机组出现其它需要进行四抽汽源切换的低负荷工况时，提前联系检修重新进行