1036MW超超临界机组通风阀误动停机分析及技术改良

1、1036MW超超临界机组通风阀误动停机分析及技术改良 某1036MW容量超超临界机组在运行过程中汽机通风阀(Ventilator valve，简称VV阀)突然开启，机组保护动作停机。原因在于阀门优化试验过程中，管道及阀体振动导致VV阀的控制电磁阀瞬间失电造成，国内同类型机组也曾发生过类似问题。剖析VV阀在控制保护的逻辑设计方面存在潜在的缺陷，通过改变控制电磁阀的控制模式、改良VV阀控制逻辑回路等措施，解决了VV阀误动导致停机的普遍性难题。 1、引言 基于日立技术设计的1036MW超超临界机组上没有设置高压缸排汽逆止门，而是在汽轮机4号高压调节汽阀后的导汽管上接出设置了通风阀(Ventilato

2、r valve，简称VV阀)，引至凝汽器。当汽机跳闸高压调节汽阀全关时联锁开启VV阀，利用再热器系统的蒸汽回流冷却高压缸及其各级叶片，保护汽轮机安全停运。但在机组运行过程中，VV阀开启控制及逻辑设计等方面并不合理，因VV阀误开而导致机组非正常停运的可能性较大，据了解，目前国内已有不止一台同类型机组出现过类似事故。VV阀误开后造成汽机推力轴承及凝汽器的冲击损伤，对汽机安全存在潜在的威胁。 2、1036MW机组汽轮机VV阀简介 2.1、VV阀保护逻辑原理 VV阀为额定工作压力为25.0MPA的气动阀门，其工作气源压力为0.5Mpa，来自汽机仪用空气母管。VV阀设计流量为105t/h，带节流孔板(3

3、mm)的旁路的最大流量为0.48t/h。如图1所示，主蒸汽管道通过VV阀与凝汽器直接相连接，并带有一节流孔板(3mm)的旁路，在机组运行过程中，保持VV阀前后管道有微量蒸汽通过，起暖管作用。机组跳闸时，跳机信号联锁开启VV阀，使高压缸及冷再蒸汽的回流至凝汽器，极大限度减少汽轮机轴向推力和高压缸的鼓风摩擦，是对汽机本体保护的一道重要防线。 在机组运行过程中，如果VV阀开启，为保护汽机本体及凝汽器安全，汽机联锁跳闸，这是该类型1036MW超超临界机组普遍的设计原则，其逻辑原理为： 1)汽机跳闸，蒸汽流量D0.5%，自动打开VV阀。 2)汽机挂闸，蒸汽流量D0.5%，自动关闭VV阀。 3)机组运行，

4、VV阀动作开启，机组跳闸。 图1 VV阀管路系统图 2.2、VV阀原设计控制逻辑 原设计VV阀控制原理如图(2)所示，VV阀为双气缸构造，VV阀开闭由三个气动阀控制，分别为D、D1、D2。气动阀D由控制电磁阀EVI控制，根据厂家的原来设计，当电磁阀EVI带电时，D1接通控制气源，D2排气，气缸向下运动关闭阀门;当电磁阀EVI失电时，D1接通排气，D2接通控制气，气缸向上运动开启阀门。真空技术网(http:/)总结了原控制电磁阀EV1控制模式为： 1)“失电排气，D1排气，D2通气，VV阀打开”。 2)“得电通气，D1通气，D2排气，VV阀关闭”。 图2改良前的VV阀控制原理图 图3改良前现场的

5、VV阀图片 3、VV阀误开过程及原因分析 3.1、VV阀误开导致机组保护动作跳闸过程 20*年7月30日，跳闸前机组负荷为1010MW，主汽压25.9Mpa，主汽温602，机组协调、AGC投入控制方式。跳闸首出原因为“VV 阀全开”，汽机高、中压主汽门、调门、抽汽逆止门自动关闭，锅炉MFT 动作，发电机逆功率动作解列，VV 阀实际处于开启状态。 现场检查发现VV阀控制电磁阀EVl有一定程度的松动，EVl插头做试验时出现过接触不良现象。 3.2、调门优化试验过程对VV阀管路振动的影响 分析机组跳闸前后的工况变化，该机组曾在7月25日开展主汽调阀优化试验，至7月30日机组跳闸前一直投入新阀位优化曲

6、线模式运行。新阀位优化曲线控制模式下，采用先同时开启1、4 号高压调门CV1、CV4，再分别开启2、3号高压调门CV2、CV3 的方案，与原来的阀位分配模式存在明显的不同。 机组原来的阀位管理模式是：随着负荷指令的增加， CV1先开启直至全开，然后在一定的阀门重叠度下同时开启CV2、CV3，最后再开启CV4。 因此当机组处于高负荷时， CV1、CV2 的开度没有较大的区别，但CV3、CV4 的开度有明显的不同，如下表1所示，同样是满负荷工况运行，7 月25 日新阀位优化曲线投入前，CV3的开度为100%，CV4 为39%。但在机组跳闸前的7 月30 日，CV3 的开度为29%，CV4为100%

7、。 表1新阀位优化曲线投入前后的主汽调阀开度比照表 在投入新阀位优化曲线模式运行后，机组一直处于高负荷运行，因此CV4基本上也处于全开的位置，VV阀接在CV4之后的导汽管，引至凝汽器，此时前后的差压很大，可到达25-26Mpa之间。 为验证主汽压力(对应负荷)、CV4开启幅度对VV 阀振动水平的影响，20*年11月，在三个不同的高负荷工况下，投入新阀位优化-滑压曲线开展试验，现场用测振仪对VV 阀汽缸、支吊架在轴向、垂直、水平三种不同的方向开展测量，并分别与原阀位-滑压曲线模式下的测量值比较，比照结果如下表2所示。 表2新阀位优化曲线投入前后对VV 阀汽缸振动的影响比较 原阀位曲线运行模式，在

8、各负荷点运行时，VV阀的气缸及支吊架的振动都在正常范围之内，振动水平普遍较低。原因在于这种模式下，负荷低于900MW时，CV4基本处于关闭位置，只有当负荷上升到9001000MW时，CV4开度才逐渐开启到2040%之间变化。 投入新阀位优化曲线后，与原来的区别主要在于VV阀气缸、管道支吊架的振动明显变大。从测量数据可以看出，900MW负荷之下，VV阀气缸振动总体比前者大50100um左右，VV阀管道支吊架总体比前者大5070um左右，当负荷在8001000MW变负荷过程中，随着汽压的波动，VV阀气缸、支吊架处振动更加加剧，瞬间振动值最高可达250um左右。 3.3、原因分析 机组运行过程中，V

9、V阀三个位置开关LS1、LS2、LS3只要其中有二个出现开启信号，就会导致机组跳闸。综合以上分析结果，得出结论如下：机组在投入新阀位优化-滑压曲线模式运行后，接入CV4后的导汽管分支管路上的VV阀阀体振动明显增大，加剧了VV阀控制电磁阀原来存在的接线松动和接触不良现象，使控制电磁阀瞬时失电，导致VV阀误动开启，位置开关LS1、LS2、LS3 触点接通，机组保护动作跳机。 4、存在的缺陷及技术改良 4.1、存在的缺陷 VV 阀由单一控制电磁阀控制开关，而机组运行过程中VV阀开启，则会导致机组非正常停运，这种相对简单的控制模式，会使VV阀误动造成机组跳闸的机率大为增加。 原设计控制电磁阀控制VV

10、阀的控制过程是“带电关，失电开”，一旦上级电源跳闸、控制电缆断线、接口接触不良等现象发生，控制电磁阀失电，也会导致机组非正常停运。 4.2、技术改良 4.1.1、改变控制电磁阀EV1控制VV阀模式 原控制电磁阀EV1 控制模式为： 1) “失电排气，D1 排气，D2 通气，VV阀打开”。 2) “得电通气，D1 通气，D2 排气，VV阀关闭”。 技术改良后的VV 阀控制原理如图4所示，控制电磁阀EV1 对VV 阀的控制模式为： 1) “失电通气，D1 通气，D2 排气，VV阀关闭”。 2) “得电排气，D1 排气，D2 通气，VV阀打开”。 图4 改良后的VV阀控制原理图 这种模式的优点在于机

11、组运行时,EV1 处于失电状态,防止由于电磁阀长时间励磁造成过热损坏,进而失电导致机组停运。 4.1.2、在控制气管路上增加一个控制电磁阀EV2. 机组跳闸时，跳机信号联锁开启VV阀，是对汽机本体保护的一道重要防线。单一控制电磁阀EV1如果在机组长期运行过程中失电，则会造成VV阀无法开启的状况。为解决这一问题，在VV阀仪用气控制管路中，再并联一个相同的控制电磁阀EV2，如图4所示，图5为现场改造后的VV 阀图片。 图5现场改造后的VV 阀图片 表3是经改良后的二个控制电磁阀EV1、EV2 试验情况表，从表中可以看出，当机组跳闸停机时二个控制电磁阀只要有一个正常工作，就能使VV 阀动作开启，从而提高了停机瞬间VV阀动作开启的可靠性，保证了机组的停机安全。 表3改良后控制电磁阀EV1、EV2试验情况 说明：仪用气工作压力0.5MPa，0为失电，1为带电。 4.1.3、补充改良措施 对VV阀汽源管路接头等开展检查紧固，定期更换气缸开、关气