600MW机组高压主汽门全行程活动试验风险分析和应对措施

李兴敏

(华电国际邹县发电厂， 山东邹城 273522)



600MW机组高压主汽门全行程活动试验风险分析和应对措施

李兴敏

(华电国际邹县发电厂， 山东邹城 273522)

为了降低汽轮机高压主汽门全行程活动试验的安全风险、保证机组的安全稳定运行，对高压主汽门全行程活动试验过程及常见的风险进行了分析，进一步完善试验逻辑关系，得到加强设备维护的具体思路和方法。实践表明：试验过程中要注意监视光字牌、DCS画面、灯光等信号的变化，发现信号异常要停止试验，根据具体问题采取有针对性的处理措施，可以有效降低高压主汽门全行程活动试验的安全风险。

汽轮机； 主汽门； 开关； 逻辑； 互锁

受电液调节(EHG)系统高压抗燃油油质及高压主汽门(MSV)试验电磁阀、伺服阀、行程开关或信号回路故障等原因影响，汽轮机高压主汽门有时会出现关闭迟缓、卡涩或拒动等异常情况。因此，机组正常运行中，汽轮机高压主汽门需要定期进行活动试验或全行程活动试验，来验证高压主汽门的可靠性。这样可以提前发现并消除高压主汽门存在的问题，保证机组在故障情况下，高压主汽门能够快速、可靠地切断汽轮机进汽。笔者以某电厂600MW机组高压主汽门全行程活动试验为例，分析了试验常见的安全风险，提供了高压主汽门全行程活动试验常见问题的处理思路和方法。

1 试验概况

该电厂600MW汽轮机为单轴三缸四排汽，其中高、中压缸反向布置，低压缸对称分流反向布置。主蒸汽经1根主蒸汽管道至汽轮机主汽门前，分成两路进入2个高压主汽门，然后经4个高压调门(CV)由对称布置的4个进汽口进入高压缸，做功后的蒸汽进入再热器。再热汽经中压联合汽门由两个进汽口进入中压缸，中压排汽经一根异径连通管分别进入两个双流反向布置的低压缸，乏汽排入高、低压凝汽器(见图1)。

机组设置了4个高压调门，每个高压调门都配有一个伺服阀，可根据机组转速和负荷要求来调节进入汽轮机的蒸汽量。4个调门安装在一个公用的阀柜内，并与两个主汽门焊成一体后悬挂在机头前面的运行平台下。4个高压调门分别由各自的油动机控制，液压开启、弹簧关闭。同时，机组设置了2个中压联合汽门(CRV)。中压主汽门(RSV)和中压调门(ICV)共用一个阀壳，中压主汽门为套阀，中压调门为球型阀，二者可以各自独立地进行全行程移动。在正常运行中，两个中压联合汽门都是全开的，中压主汽门和调门分别由各自的油动机控制，液压开启、弹簧关闭。

为了保证各阀门始终具有良好的开关性能，在机组正常运行中，DEH系统(数字式电液控制系统)提供了高、中压主汽门及调门的试验功能，可对高中压主汽门、调门分别进行全行程活动试验。因高压主汽门与高压调门相互独立，试验时互不影响；而高压调门全行程试验时，其中一个高压调门关闭，其他高压调门会逐渐全开；由于中压主汽门和中压调门共用一个阀壳，它们全行程试验时会一起进行，即中压调门先关，然后中压主汽门再关闭。

因高压主汽门全行程试验会切断进入汽轮机一半的蒸汽流量、且一般机组均配有“两个主汽门关闭”联跳锅炉、发电机等主保护，具有一定风险。因此，以高压主汽门为例，分析试验常见的安全风险和处理方法。

机组每个主汽门为液压开启、弹簧关闭(见图2)。在集控室台盘上，设有主汽门相应的状态灯，若主汽门处于全开状态则红灯亮，若主汽门处于全关状态则绿灯亮。

试验时，按下试验按钮后，关闭信号会使试验电磁阀带电，主汽门液压缸内液压油通过伺服阀泄出，主汽门逐渐关闭；当主汽门关至10%开度时，快关电磁阀带电使主汽门快速关闭至全关，此时集控室台盘上主汽门相应的状态灯绿灯亮、红灯灭。松开试验按钮，开启信号使电磁快关阀失电，主汽门逐渐开启至全开。

具体试验步骤如下：

(1) 按下并保持1号高压主汽门活动试验按钮，直至其绿灯亮、红灯灭。

(2) 就地观察1号高压主汽门缓慢关闭直至10%开度时，快速关闭至全关。

(3) 释放1号高压主汽门活动试验按钮，注意其红灯亮、绿灯灭。

(4) 就地观察1号高压主汽门平稳开启至全开位置。

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(5) 2号高压主汽门全行程关闭试验方法同1号高压主汽门全行程关闭活动试验。

2 试验风险分析和应对措施

机组正常运行中进行高压主汽门全行程活动试验，存在一定的风险，容易引起机组参数波动甚至机组跳闸等异常情况。

2.1给水流量波动造成高压加热器解列

因高压主汽门与高压调门布置相互独立，试验时高压主汽门关闭过程中，高压调门不会关闭。机组正常运行过程中关闭一只高压主汽门，切断进入汽轮机的一半蒸汽流量，随后主汽门在短时间内又自动开启，蒸汽流量恢复。在这一试验过程中，伴随着蒸汽流量突降，汽包水位会突升；主汽门逐渐开启过程中，蒸汽流量会逐渐增加，汽包水位会随之降低。与之相对应，机组CCS系统(协调控制系统)在自动调节过程中，汽轮机主控器的输出会一会儿减小、一会儿增加，使给水流量尽量与蒸汽流量相匹配。由于试验过程时间很短，给水流量在扰动过程中有可能导致高压加热器瞬时过负荷，引起加热器水位波动。若高压加热器正常疏水调节阀调整不及时，容易造成高压加热器因水位高而解列。

通过进行试验确定，机组在低负荷时段(负荷低于420MW以下)进行高压主汽门全行程活动试验，对机组负荷、汽包水位、除氧器水位、给水流量等参数扰动较小。同时，进一步优化高压加热器水位调节逻辑和动作限值，在一定程度上可以提高加热器水位调节系统的抗干扰能力和灵活性，有效避免高压加热器因给水流量波动而解列。

当高压加热器水位高Ⅰ值(+38mm)和高Ⅱ值(+88mm)同时发出时，联开高压加热器危急疏水调节阀；高压加热器水位模拟量在高Ⅰ、高Ⅱ值之间时，危急疏水基调仪控制危急疏水调节阀根据设定水位进行调节；当高压加热器水位高Ⅱ值开关量动作时，危急疏水调节阀全开。

当高压加热器水位高Ⅲ值(1号、3号高压加热器为+188mm，2号高压加热器为+138mm)开关量、模拟量高Ⅲ值、模拟量高Ⅱ值(+88mm)“三取二”动作时，高压加热器解列，联开危急疏水。

2.2主汽门关闭后不自动开启

若抗燃油系统油质及高压主汽门试验电磁阀、伺服阀、行程开关或信号回路故障，会引起主汽门关闭后不自动开启或开启时间偏长。此种情况下对机组的安全运行不会瞬间构成重大威胁，可以针对具体情况采取增开备用EHG油泵运行、更换EHG油泵出口滤网，或隔离EHG油路更换油动机伺服阀、电磁阀、行程开关等有针对性的措施进行处理。同时，机组停运后要对EHG油系统进行冲洗、滤油，并检查油动机伺服阀、电磁阀或行程开关工作性能是否正常[1]。

2.3机组跳闸

高压主汽门全行程活动试验也有可能引起机组跳闸。执行汽轮机高压主汽门全行程活动试验时，因1号高压主汽门全关报警信号未复位造成机组跳闸。

第一次进行5号机组1号、2号高压主汽门全行程活动试验。1号高压主汽门关闭后，指示灯绿灯亮、红灯灭，释放1号高压主汽门活动试验按钮，1号高压主汽门红灯亮，1号高压主汽门全开后绿灯灭，就地检查1号高压主汽门全开，1号高压主汽门全行程活动试验正常。继续执行2号高压主汽门全行程活动试验，按下并保持2号高压主汽门活动试验按钮后，2号高压主汽门绿灯亮、红灯灭，就地检查2号高压主汽门全关。但此刻5号汽轮机跳闸、发变组解列、锅炉MFT。经现场检查发现，1号主汽门关到位限位开关至保护回路常开接点因对地绝缘低，造成1号主汽门关闭开关未复位，当2号高压主汽门全关后，机组因两个主汽门全关信号触发“机跳电”保护动作而使5号机组跳闸。

第二次在执行定期工作6号机组1号、2号高压主汽门全关活动试验时，就地检查确认1号高压主汽门关闭后开启动作正常，但DCS画面1号高压主汽门全关报警信号未复位。经现场检查发现，1号高压主汽门全关信号报警是由于全关报警行程开关离开全关位置后卡涩、未复位所致。此时，若继续执行2号高压主汽门全关试验，6号机组也会因两个主汽门全关触发“机跳电”保护动作而使机组跳闸。于是暂停执行2号高压主汽门全关试验，待更换行程开关并复位后，继续执行2号高压主汽门全关试验，从而避免了一次机组非计划停机事故。

针对试验过程中暴露的问题，笔者认为要进一步完善试验逻辑关系，避免类似问题的发生，将高压主汽门全行程试验的风险降至最低，保证机组的安全运行。

增加机组两个高压主汽门全行程活动试验互锁功能，具体为：

(1) 活动试验按钮的互锁，即当一个高压主汽门的活动试验按钮按下时，另一个高压主汽门活动试验不能进行。

(2) 活动试验允许条件的互锁。当一个高压主汽门未全开时，另一个高压主汽门不能进行全行程活动试验，即当1号高压主汽门全开时，才允许2号高压主汽门进行全行程活动试验，当2号高压主汽门全开时，才允许1号高压主汽门进行全行程活动试验。

由集控室敷设电缆至主汽门，把用于汽轮机保护的主汽门关闭行程开关，另外一副接点接至集控室报警光字牌，增加“1号主汽门关闭”和“2号主汽门关闭”两个报警窗，解决原来集控室无法监视用于汽轮机保护的主汽门关闭行程开关信号的问题。进行高压主汽门全行程活动试验时，要监视“1号主汽门关闭”和“2号主汽门关闭”两个报警窗的报警变化。

从就地拉一根电缆到DCS系统，把用于机组跳闸保护的两个主汽门的关到位行程开关接点分别送入DCS画面，在DCS系统内将接点信号串联生成“主汽门全关”信号，输出至汽轮机保护继电器PRP柜驱动MTT10-1(机跳电保护继电器)。在DCS的画面上做出两个主汽门状态，以阀门颜色的变化来指示阀门的开关状态。这样在试验时就可以很方便地监视两个保护接点的状态。

DCS画面上用来指示两个高压主汽门状态颜色变化(全开红色、全关绿色、半开半关黄色)的接点动作于保护回路，而光字牌报警仅做监视用，并不用于保护回路。进行高压主汽门全关试验时，要注意检查DCS画面上高压主汽门颜色变化情况。逻辑图见图3。

进行高压主汽门全行程活动试验时，热工人员应在每个主汽门活动试验进行前，到就地确认用于保护回路的行程开关接点状态正确，才能进行相应试验。

3 结语

机组正常运行过程中，进行汽轮机高压主汽门全行程试验存在着较大的安全风险。要完善试验逻辑关系、加强试验回路及现场设备的维护；试验时，相关的技术人员要现场监督、热工人员现场提供必要的技术支持；试验过程中，要注意监视光字牌、DCS画面、灯光信号等信息的变化，发现信号异常要停止试验，根据具体问题采取有针对性的处理措施，保证机组的安全稳定运行。

[1] 刘平, 吕鹏飞. 高压主汽门及调门卡涩的原因分析与防范措施[J]. 华电技术, 2011, 33(7): 56-58.

Risk Analysis and Countermeasures for High-pressure Main Stop Valve in a 600MW Unit During Full Stroke Test

Li Xingmin

(Huadian International Zouxian Power Plant, Zoucheng 273522, Shandong Province, China)

To reduce the security risk of a steam turbine high-pressure main stop valve during full stroke test, and ensure the safe and stable operation of the unit, an analysis was conducted to the test process and common risks, so as to find out specific ideas and methods to further improve the test logic and strengthen the equipment maintenance. Practice shows that attention should be paid to the changes of monitor light plate, DCS display and other light signals, and the test should be ended immediately in case of any abnormal signals observed, when corresponding countermeasures should be taken to reduce the security risk occurring in full stroke test of the high-pressure main stop valve.

steam turbine; main stop valve; switch; logic; interlock

2016-05-19

李兴敏(1977—)，男，高级工程师，从事火电厂机组的运行技术管理工作。

E-mail: zdlixm@163.com

TK267

A

1671-086X(2016)06-0425-04