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
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