提高汽轮机超速遮断装置的可靠性.ppt

1,陡河发电厂设备部汽机专业,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,提高汽轮机超速遮断装置的可靠性,QC成果发布人：刘建生 2009年5月,2,陡河发电厂设备部汽机专业QC小组，主要成员是汽机专业点检专工，为了解决生产中设备出现的各类问题，有针对性地对设备问题组织研究，并提出改造方案，组织检修公司予以落实，解决生产中的各种问题，为各种设备问题提供技术支持，保证我厂各机组的安全稳定运行，发挥了重要作用。,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,一、设备部汽机专业QC小组简介,3,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,一、设备部汽机专业QC小组简介,QC小组基本情况：,成立时间,2005年2月,人员组成,取得成绩,QC成果多次获得省、市及厂级质量成果奖,活动次数,自2005年成立以来，活动10次,本次课题类型,本次课题名称,提高汽轮机超速遮断装置的可靠性,注册时间,2009年2月,攻关型,注册编号,20090202,4,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,汽轮机DEH系统运行现状,陡河发电厂#5-#8机组为哈尔滨汽轮机厂产200MW机组，机组采用液压调节系统对机组转速负荷进行控制，为了响应电网要求，提高机组调节系统的动态响应能力，提高机组负荷调节品质，于2001年至2005年在机组大修中对4台机组进行了DEH改造，在机组投入运行后发现机组保护系统存在AST、OPC保护油压不稳，ASP监测油压波动现象频繁的现象，给机组安全可靠运行带来很大威胁。,二、选题理由,5,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,二、选题理由,原超速遮断装置存在问题，在机组正常运行中经常出现AST、OPC油压降低，ASP监测油压突变，严重影响机组的安全稳定运行。,决定对采取措施，对机组超速遮断装置进行改进，提高超速遮断装置的安全性和可靠性，满足机组安全稳定运行的要求。,汽轮机保安系统要求,系统现在存在的问题,课题选定,汽轮机调节保安系统要求超速遮断装置在机组正常运行中安全可靠，在机组超速和其他事故状态下快速响应，及时按要求遮断汽轮机，停止汽轮机的运行。,6,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,系统在启动阶段AST和OPC油压低或不能建立保护油压。DEH系统正常情况下AST油压为14MPa，如果DEH不能正常挂闸，保护油压不能建立，执行机构就不能动作，机组无法正常启动。在设备故障时对机组AST模块进行检查发现AST电磁阀下部密封挡圈和密封胶圈损坏，导致该处密封间隙漏油，系统AST油压不能建立。#5-#8机组原AST模块多次发生类似故障，导致机组不能正常按时启动，影响机组并网带负荷，在厂内及电网造成了不利影响。由于AST模块和OPC模块之间装有单向阀，AST油压故障会连带OPC油压故障。,三、现状调查,陡河发电厂#5-#8机组在DEH调节系统改造后，多次发生机组在启动挂闸阶段DEH调节系统不能复位，经过对系统高压抗燃油系统和低压保护油进行检查，发现故障均发生在超速遮断装置的AST模块和OPC模块上。DEH系统机组启动或运行中主要存在以下问题：,7,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,三、现状调查,在运行中如果只是OPC油压低或持续下滑，一般是OPC电磁阀的密封挡圈和胶圈泄露造成的，OPC油压的降低或跌落，会导致机组高中压调速汽门瞬间关闭，直接影响机组的安全可靠运行。,系统在运行阶段AST和OPC油压持续下滑或跌落。在机组启动阶段机组油压尚可，但在以后运行中，由于AST电磁阀在14MPa的高压作用下，密封挡圈和胶圈被挤出，导致泄漏间隙逐渐加大，AST油压在运行中逐渐下滑。由于在10MPa左右，各主汽门、调节汽门卸荷阀会动作，导致汽门关闭，机组停机，所以在运行中AST和OPC油压的持续下滑或跌落，也会直接影响机组的安全可靠运行。,8,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,ASP检测油压异常。在机组运行中多次发生ASP油压持续升高或降低现象，严重的影响机组运行的可靠性。为了监视AST模块4只电磁阀的好坏，在系统中专门设计了一路监测油压，参见AST控制块原理图，监测油路设置了一条带2个节流孔的旁通油路，并安装了一只压力表和2只压力开关，可以通过ASP监测油压来判断电磁阀工作是否可靠。假设系统油质和系统清洁度达到了要求，油路节流孔畅通无堵塞，ASP油压升高可以判断为下部通道2只电磁阀至少有一只存在泄漏，反之，ASP油压降低可以判断为上部通道部2只电磁阀至少有一只存在泄漏。虽然AST油压可能并无变化，但失去了一个通道的保护也会极大的降低了系统的可靠性。,三、现状调查,9,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,四、目标设定,陡河发电厂先后对#5-#8四台机组进行了DEH调节系统改造，均采用的是双模块的超速遮断装置，故障发生的位置基本相同，因此可以判断该超速遮断装置控制模块存在问题。 此次QC小组活动的目标为分析超速遮断装置故障发生的原因，并提出合理的改进措施，以提高机组起停和运行中的安全可靠性，将超速遮断装置的故障次数降为0。,目标设定,10,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,原超速遮断装置AST和OPC模块均采用STLING GS0606大口径电磁阀，其外观模型如图所示。电磁阀上部为电磁控制机构，由控制系统进行控制，一般设置为带电打开，失电关闭。电磁阀为直插式安装，下部采用聚四氟挡圈和氟橡胶圈组合密封，用于隔离高压油和排油腔室。上部采用一道氟橡胶圈密封，防止高压抗燃油外漏。,五、原因分析,密封胶圈,组合密封,11,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,原超速遮断装置组成结构AST控制块外观如图所示，共有四只直插式的AST电磁阀，采用两或一与的逻辑进行布置。共有2个油口，一路为高压AST油路，一路为遮断排油。,五、原因分析,12,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,OPC控制块外观如下图所示，共有2只直插式的OPC电磁阀，采用两或一与的逻辑进行布置。共有4个油口，分别为压力油入口，OPC油口，AST油路和遮断排油。其中压力油口为抗燃油母管14MPa压力油，通过1.1mm节流孔向OPC控制块进行补油，以在机组挂闸阶段快速建立保护油压。,五、原因分析,13,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,原超速遮断装置AST和OPC模块所用STERLING GS0606电磁阀安装如图所示，电磁阀采用直插方式装入，上部油口为压力油口，下部油口为遮断排油。下部电磁阀和控制块的结合部分为径向密封，由于电磁阀采用螺纹方式进行安装，对控制块底扣螺纹的要求很高，同时还要保证螺纹部分和下部的密封面有更好的同心度。为了保证电磁阀的顺利装入，在下部的一般留有0.20mm左右的密封间隙。由于在加工和安装中存在误差，安装中会造成总间隙偏向一侧，就会在电磁阀的挡圈和胶圈的结合密封处产生很大的压差，如果超过组合密封承受的极限，就会将其压出，导致压力油泄漏。,五、原因分析,14,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,特别是在机组挂闸时，电磁阀突然关闭，大量的抗燃油由压力油来油进入，瞬间作用在组合密封处，将对组合密封产生很大的冲击力，造成组合密封被冲出，甚至断裂。 在机组运行中，由于装置温度，油压波动等原因也会造成密封装置泄漏逐渐增大，造成油压持续下滑，该机组稳定安全运行带来威胁。 因此，电磁阀组合密封在挂闸打闸时损坏是超速遮断装置故障的主要原因。,五、原因分析,15,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,虽然可以找到超速遮断装置故障的原因，但由于设计加工方面存在一定的局限性，如果不改变结构，从工艺上并不能彻底解决故障产生的根源。实践证明也是如此， 即使采用了先进的数控车床进行加工制作，也不能消除这一故障。,五、原因分析,Stling电磁阀,压力油路,遮断排油,16,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,五、原因分析,加工,运行,设计,安装,超速遮断装置故障,17,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,六、要因确认,根据机组超速遮断装置的实际情况，QC小组成员对11条末端因素共同研究，对超速遮断装置故障的要因进行了确认。,1.尺寸配合存在问题，如果控制块各部件尺寸配合间隙偏大，就会造成阀体泄露，经过对各部件间隙配合情况进行检查，确认无问题，因此不是要因。 2. 设计结构的不合理是各种故障的根源所在，如果设计不能满足要求，就会直接影响成型设备的使用。因此是要因。 3.设计方案考虑不周，该设计方案和流程是国内外较为成熟的设计方法，经过多年实践检验，因此不是要因。 4.加工设备陈旧，不能满足精加工的要求，加工厂家采用先进的数控车床后，超速遮断装置故障并没有得到改善，因此，此条不是要因。 5.加工工艺差也会导致也会导致设备的可用性降低，对加工后的控制组件进行测绘检查，各处尺寸，光洁度符合设计要求，因此，此条不是要因。 6.加工人员水平低，采用先进的加工工艺，采用数控编程加工，排除人为故障因素，因此此条不是要因。,18,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,六、要因确认,7.安装工艺不良，为了达到安装要求，指派技术素质较高的检修人员进行组块的装配安装工作，重复多次仍不能满足要求，因此，安装工艺也不是要因。 8.工具使用不当，在装配安装中采用了各种安装找正方式，故障现象仍然存在，因此不是要因。 9.机组挂闸操作存在问题，机组挂闸次数过多会对超速遮断装置的密封装置造成冲击，使密封部位出现泄露，造成保护油压降低，但在机组启动前进行多次挂闸试验是检验该装置的一种手段，无法避免，因此不是要因。 10.机组打闸操作存在问题，机组打闸次数过多会对超速遮断装置的密封装置造成冲击，密封部位出现泄露，造成保护油压降低，但在机组启动前进行多次打闸试验是检验该装置的一种手段，无法在运行操作上避免，因此也不是要因。 11.操作步骤不符合要求，经过对操作过程进行检查，并与厂家进行联系核对，证明各种操作均无问题，因此不是要因。,19,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,六、要因确认,要因确认表：,20,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,由要因确认表可以看出超速遮断装置设计方案不成熟，系统不完善，是汽轮机组超速遮断装置故障的根本原因。,七、制定对策,根据要因制定对策：,因此，消除汽轮机组超速遮断装置故障应对设计方案重新进行选择，并利用检修机会对设备进行改造，提高机组超速遮断装置的安全性和可靠性。,21,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,八、对策实施,为了彻底解决超速遮断装置的缺陷，与厂家协商改为了二级插装阀的结构，其结构如图所示。其中电磁阀作为一级控制机构，通过油路控制二级插装阀。 一级电磁阀作为二级插装阀的控制机构，当机组挂闸时，电磁阀关闭，由0.6mm节流孔来的压力油被截止，形成一级控制油路，产生控制油作用在插装阀的阀芯上部，阀芯在油压和弹簧力的作用下关闭，保护油至遮断油路封闭，保护油压得以建立。由于电磁阀的控制油压来自于0.6mm节流孔，所以在机组挂闸时是电磁阀处的控制油一个逐渐充油、升压的过程，不会对电磁阀下部的组合密封造成瞬间冲击，避免了组合密封在机组挂闸时的受冲击压力损坏。,二级插装阀用于控制机组保护油，由于插装阀套筒不需要螺纹进行安装，而是直接将套筒镶入，一般与壳体要有0-0.02mm左右的紧力，不存在泄漏间隙，因此插装阀的机械密封是可靠的，如果插装阀安装工艺满足要求，保护油就不会从该处造成泄漏。,22,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,八、对策实施,Sterling电磁阀,插装阀套筒,插装阀阀芯,压力油来油,保护油来油,电磁阀套筒,0.6mm节流口,插装阀排油,23,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,八、对策实施,电磁阀,盖板,弹簧,插装阀阀芯,插装阀套筒,控制块,单向阀,24,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,八、对策实施,各汽门卸荷阀来油,无压回油,机组挂闸,机组打闸,4个电磁阀 动作关闭,4个电磁阀 动作打开,机组挂闸时，电磁阀关闭，插装阀关闭，AST保护油被截止，油压建立，机组具备启动条件,机组停运和打闸时，电磁阀打开，AST保护油经电磁阀下部的插装阀泄掉，油压跌落，机组掉闸停机,压力油来油,25,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,八、对策实施,首先决定利用检修机会对#7机组DEH系统进行改造。以下是经过优化后超速遮断装置的外观结构图，将AST模块和OPC模块合并成了一个超速遮断装置组件。装置的结构更加紧凑，管路布置更加合理，功能也更加完善。,26,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,八、对策实施,以下是经过优化后超速遮断装置的原理图，将AST模块和OPC模块合并成了一个超速遮断装置组件。装置的结构更加紧凑，管路布置更加合理，功能也更加完善。,压力开关,压力表,电磁阀,插装阀,逆止阀,OPC模块,AST模块,27,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,八、对策实施,以下是经过优化后超速遮断装置的原理图，将AST模块和OPC模块合并成了一个超速遮断装置组件。装置的结构更加紧凑，管路布置更加合理，功能也更加完善。,28,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,八、对策实施,改 造 工 作 实 施 流 程,在#7机组DEH超速遮断装置改进后，机组运行稳定，从未发生过机组启动和机组运行故障，说明改造是十分成功的。,联系制造厂家，确定超速遮断装置的改造方案,根据确定方案，加工制作新的超速遮断装置,利用检修停机机会，对原控制块进行更换,进行试运，并在机组运行中监视运行效果,29,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,九、效果检查,在机组启动过程中，能够顺利完成机组高低压保安油系统的挂闸、打闸操作，能够按电网要求完成机组的及时并网发电。避免了机组在启动期间为处理缺陷机组长时间投油，改造前后每台机组每年至少节约燃油数十吨。,因此，取得的经济效益和社会效益是十分明显的！,在汽轮机组DEH系统超速遮断装置改造后，机组调节保安系统运行稳定，避免了机组由于AST和OPC控制系统故障造成的机组非停。根据电网和集团公司相关文件，机组非停会面临电网和公司数十万元的经济责任考核，同时会大大降低发电厂的社会效益。,避免机组非计划停运！,机组启动顺利！,效益分析,30,九、效果检查,此次QC活动的自我评价,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,31,大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂,在#7机组超速遮断装置装置改造后，对我厂#5、#6、#8三台机组按同样的方案进行了改造，完成了是我厂四台机组超速遮断装置的优化工作。 在汽轮机机组超速遮断装置改造后，对相关技术资料进行了更新，更新内容包括超速遮断装置的资料文档，检修工艺步骤，将相关文档资料进行标准化管理。 为了保证改造后超速遮断