一起主油泵故障导致给水泵汽轮机跳闸事件原因分析

杨永兴

(酒泉钢铁（集团）有限责任公司，甘肃嘉峪关 735100)

1 系统简介

某电厂2×300 MW 机组，汽轮机型号N300-16.7-538/538，是哈尔滨汽轮机有限责任公司制造的亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机。每台机组配备两台50%BMCR 容量的汽动给水泵和一台50%BMCR 容量的电动给水泵。给水泵型号为DG600-240 筒式多级离心泵，配用驱动汽轮机为杭州汽轮机厂生产的NK50/56 型单缸、轴流、反动纯凝汽式汽轮机。设计功率3 348 kW，最大功率6 000 kW，额定转速5 020 r/min，连续运行转速范围2 800～6 000 r/min。给水泵汽轮机设置两路汽源，正常为四抽供汽，冷再汽源作为备用汽源，给水泵汽轮机进汽分别由高、低调门控制。给水泵组集中供油装置型号为YG-0401-22/23 型，设置一用一备两台主油泵及一台直流事故油泵。主油泵供给水泵汽轮机调节油、涡轮盘车供油及给水泵组润滑油。给水泵汽轮机主油泵出口压力1.1 MPa，调节油压力为0.85 MPa,流量2 m3/h，主要作用为打开给水泵汽轮机速关阀。润滑油经两级减压阀减压后压力为0.25 MPa，流量18 m3/h，主要供给给水泵及给水泵汽轮机各轴承润滑用。主油泵出口设置容量100 L，压力2 MPa，型号为NXQB-100/2-FA 型蓄能器，蓄能器气囊冲压整定为0.45～0.6 MPa。蓄能器的作用是当油泵故障或系统需油量波动时，能保证供油装置的供油不出现断流，保证供油装置内部压力稳定，同时保证供油出口处的压力稳定,水泵汽轮机油系统图见图1。

图1 给水泵汽轮机油系统图

2 事件经过

2017 年6 月15 日21 时30 分机组接带负荷300 MW，主蒸汽压力16.6 MPa，主蒸汽流量940 t/h，给煤量143 t/h，机组背压7.1 kPa，给水流量980 t/h，A、B 给水泵并列运行，电动给水泵备用。A 给水泵转速为5 040 r/min，低调门开度53%、高调门开度0%，B 给水泵汽轮机转速为5 031 r/min，低调门开度54%，高调门开度0%。B 给水泵汽轮机#2主油泵运行，主油泵出口蓄能器正常投入运行，主油泵出口压力1.1 MPa，速关油压力0.82 MPa，润滑油压力0.23 MPa。21 时33 分45 秒B 给水泵汽轮机发“EH油压力低”跳闸，电泵正常联启,运行值班员及时调整稳定运行，汽包水位未发生大幅波动。检查发现B 给水泵汽轮机#2 油泵电机开关跳闸，B 给水泵汽轮机#1油泵联启正常。

#2主油泵跳闸后参数变化见表1。

3 事件原因分析

3.1 #2主油泵跳闸原因及处理措施

通过对#2 主油泵电机测绝缘，电机接线头，电机开关检查发现。B给水泵汽轮机#2主油泵跳闸原因为#2 主油泵电机MCC 柜内开关接触器C 相过热烧损，导致电源开关短路瞬动保护动作，#2 油泵电机电源开关跳闸。更换电机电源接触器后主油泵启停试验正常。

3.2 给水泵汽轮机跳闸原因分析及处理措施

DCS 报给水泵汽轮机跳闸首出原因为EH 油压低。但EH 油系统运行正常，EH 油泵出口母管压力稳定在14.3 MPa，即使在#2 主油泵跳闸3 s 后突降至13.9 MPa 持续1s 后立即恢复正常，EH 油母管压力也远高于给水泵汽轮机跳闸条件的9.8 MPa，看似并不会触发给水泵汽轮机跳闸。随后对B给水泵汽轮机3台EH油压低跳闸压力开关校验，压力开关实际动作值分别为9.5 MPa、9.6 MPa、9.8 MPa，压力开关定值并没有发生飘移。说明B给水泵汽轮机EH 油压低跳闸压力开关动作正常，给水泵汽轮机跳闸原因真实。证明EH 油系统供B 给水泵汽轮机入口处EH油压真实偏低。

表1 #2主油泵跳闸后参数变化表

回顾给水泵汽轮机跳闸过程。B 给水泵汽轮机#2 主油泵跳闸后主油泵出口压力低报警，给水泵汽轮机速关阀开信号消失，给水泵汽轮机转速开始下降，3 s 后给水泵汽轮机低调门、高调门同时快速开启至99%。#2 主油泵跳闸4 s 后#1 主油泵联锁启动，联锁启动过程中B 给水泵汽轮机润滑油压力由0.23 MPa 降低至0.18 MPa，联启后给水泵汽轮机润滑油压力恢复至0.23 MPa。

结合整个动作过程，分析原因为B 给水泵汽轮机#2 主油泵跳闸后速关油压快速降低，速关油压力低无法克服速关阀弹簧力造成速关阀回关。在B给水泵汽轮机速关阀回关后给水泵汽轮机为保持给定转速，低、高调门先后快速全开。在给水泵汽轮机低、高调门先后快速全开过程中EH 油用油量大，将B 给水泵汽轮机处EH 油压力拉低触发给水泵汽轮机EH油压低跳闸条件。

对B给水泵汽轮机EH油系统蓄能器，主油泵出口蓄能器检查。发现B给水泵汽轮机主油泵出口蓄能器充氮压力为0 MPa，B 给水泵汽轮机EH 油高压蓄能器充氮压力为6.8 MPa。证明了在主油泵跳闸后主油泵出口蓄能器完全失去作用，未能起到补偿系统压力的作用，造成速关油系统压力下降速关阀回关。同时给水泵汽轮机主油泵出口母管压力低报警，且给水泵汽轮机润滑油压力下降可以证明这一点。速关阀回关后给水泵汽轮机因驱动汽源瞬间消失转速下降。给水泵汽轮机低、高调同时全开，但因给水泵汽轮机EH 油高压蓄能器充氮不足也未能起到补偿B 给水泵汽轮机处EH 油系统压力的作用，在给水泵汽轮机低、高调门先后快速全开过程中将B 给水泵汽轮机局部EH 油压力拉低至跳机定值，导致B给水泵汽轮机跳闸。

原因分析明确后对给水泵汽轮机主油泵出口蓄能器充氮至0.6 MPa，B 给水泵汽轮机EH 油高压蓄能器充氮至10 MPa，重新挂闸冲转至3 000 r/min 模拟跳闸过程。将给水泵汽轮机主油泵手动打跳后，备用泵联锁启动过程中给水泵汽轮机润滑油压力几乎无波动，同时给水泵汽轮机主油泵出口母管压力低报警也未发。说明给水泵汽轮机油系统蓄能器正常工作状态下可以满足系统要求，能保证润滑油及速关油压力稳定、不断流。

给水泵汽轮机的集中供油装置布置在0 m 层，给水泵汽轮机布置在12.6 m 层，给水泵汽轮机的润滑油及速关油供油管路沿途管线长30 m 以上。给水泵汽轮机速关油压力低、润滑油压力低及EH 油压力低等保护的压力开关信号均取自12.6 m，位于系统末端。这就造成给水泵汽轮机主油泵跳闸后蓄能器皮囊未冲压不能及时补充系统供油，造成系统速关油及润滑油断流，润滑油及速关油瞬间失去动力造成速关阀回关从而引发了跳闸事件。

4 结论

蓄能器作为一种储能元件， 具有良好的储能、保压及稳压性能，能在液压回路失压后迅速将油释放出来，对油系统因油泵故障或用油量突增等原因造成的系统压力波动有很大的补偿作用。而此次事件原因很明确，是对蓄能器管理不足，造成蓄能器未冲压或冲压不足，导致蓄能器失去作用。