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摘要：本文主要分析410MW燃气蒸汽联合循环机组汽轮机中压调门前疏水阀故障引起负荷陡升事件。
关键字：汽轮机；故障；负荷
Abstract:This paper mainly analyzes the load surge event caused by the fault of the batten gate trap in the 410MW gas steam combined cycle turbine.
Keywords:Turbine;fault;power
0引言
某厂2×410MW燃气蒸汽联合循环机组采用的是上海汽轮机有限公司制造的135MW联合循环三压再热凝气式蒸汽轮机，由28级高压缸，17级反动式中压缸及6级低压缸组成。
汽轮机控制系统（DEH）由艾默生过程控制有限公司提供，上海汽轮机厂组态随主机供应，具有汽轮发电机组辅助系统控制、热应力评估和限制、汽轮机自启动、负荷和压力控制（包括负荷限制和主汽压限制，一次调频）、阀门管理和试验及机组的安全保护等功能。
汽轮机启动顺控程序在汽轮机启动冲转及带负荷工况中，监视汽轮机的状态，如蒸汽温度、阀门及汽缸的金属温度，并判断是否满足机组启动冲转条件。在启动过程中向汽轮机辅助系统及其他相关系统发出指令并从这些系统接受反馈信号，使这些系统的状态与汽轮机启动的要求适应。启动程序不设中速暖机，在840rpm暖机结束后直接升至3010rpm等待并网。汽轮机启动装置是汽轮机顺控启动与DEH之间的接口、桥梁。启动装置受启动顺控控制，参与DEH的复位、挂闸、冲转、暖机、维持额定转速直至并网带初负荷。启动装置的的核心部分是一个受控的斜坡发生器。它的输出值称为TAB。
1汽轮机启动顺控程序（从并网程序开始）
第二十步：同步并网
指令：请求同期
反馈：发电机并网
第二十一步：指令：关闭高压调门前疏水阀，中压主汽门前疏水阀，中压调门前疏水阀
反馈：高压调门前疏水开度小于5.5%，中压主汽门、调门前疏水阀关闭
第二十二步：解除控制器输出限制
指令：TAB拉高至100%
反馈：TAB>99%
第二十三步：确认高旁关闭
指令：（无）
反馈：A：汽轮机转速>47.5HZ
B：高旁阀位<5%
C：高压进汽叶片压力>2.5MPa
D：高排通风阀关闭
第二十四步：启动初压模式
指令：启动初压模式
反馈：初压模式已投入
第二十五步：启动程序结束
TAB：机组启动过程中，汽轮机启动和进汽限制装置TAB输出的指令每次到达某一限值时都会停止变化，待SGC功能组执行特定任务操作，操作完成收到反馈信号后，汽轮机启动和进汽限制装置TAB输出的指令才会继续变化。.png)
2异常分析
2.1事件过程：
08:36 投入汽轮机启动顺控步序；
08:45 汽轮机并网；
09:01 发现汽轮机启动顺控步序卡在第21步；
09:04 汽轮机负荷33MW，执行汽轮机启动顺控步序第21步跳步操作；
09:07负荷升至77MW，检查汽轮机#1-5轴振，轴承振动，轴向位移无明显波动；
09:10对#3机进行全面检查，无异常后继续执行#3、4机加负荷操作。
2.2原因分析：
（1）汽轮机在刚开始执行启动顺控第21步时，TAB控制器输出百分比46.4%（只在汽轮机顺控22步时才会将TAB值自动拉至100%，所以在顺控22步前，TAB控制器输出百分比将一直保持46.4%），转速/负荷控制回路输出百分比34.8%（顺控在第20步已完成并网，而汽轮机负荷设定值会按照热应力裕度计算出来的速率上升，直到140MW，而随着汽轮机负荷设定值的上升，转速/负荷控制回路输出百分比也一直在上升），压力控制回路输出百分比84.9%（由于高压压力设定值小于实际高压主蒸汽压力，所以压力控制回路输出百分比也一直在上升），故小选器自动选择转速/负荷控制回路，但由于中压调节阀前疏水门关故障而造成顺控在第21步长时间停留，导致转速/负荷控制回路输出百分比从原来的34.8%上升到61.6%，压力控制回路输出百分比从原来的84.9%上升到103%，故在转速/负荷控制回路输出百分比＞46.4%时控制方式从原来的转速/负荷控制变成了TAB控制，而在汽轮机顺控22步前TAB控制回路输出百分比一直保持46.4%，所以在控制方式切至TAB控制后汽轮机高、中、低压调门不再开大，汽轮机负荷保持在33MW左右。
TAB输出百分比至46.4原因：TAB输出百分比=（TAB值与汽轮机启动及升程器起点值经过一个加法函数得出0.232）除以（汽轮机启动及升程器起点值与汽轮机及升程器终点值经过一个加法函数得出0.5）=0.464。
TAB升程限制被激活原因，被激活后又放开的原因：高压主汽压力控制输出百分比103%，转速/负荷控制器输出百分比61.6%与TAB控制输出百分比46.4%小选后选择TAB值即0.464，TAB控制输出百分比0.464与小选后的值0.464经过一个加法函数后输出0，0＜低值0.0000001（定值），所以输出为1，再经过或逻辑块导致TAB升程限制被激活。
当汽轮机启动顺控步序执行第21步跳步程序时，第21步启动顺控完成反馈，TAB值自动拉至100%，输出百分比至105%，高压主汽压力控制输出百分比103%，（105%-103%）=2%=0.02＞0.0000001，TAB升程限制被放开。
DEH控制逻辑小选器自动执行转速/负荷控制回路。
（2）当汽轮机启动顺控步序跳至第22步时，TAB值迅速自动拉至100%，TAB输出百分比至105%，此时转速/负荷控制回路输出百分比61.6%（此时的负荷设定值为126MW），压力控制回路输出百分比103%，小选器由TAB控制切换为转速/负荷控制回路，所以小选器迅速从46.4%增加至61.6%，从而导致高压调门由13.8%开至98%、中压调门由15.9%开至98%、低压调门由11.7%开至99%，汽轮机负荷从33MW陡升至77MW。
（3）中压调节阀前疏水门故障未关闭，原因为电磁阀故障。
3处置措施
（1）DEH应设定最小负荷值，冷态、温态、热态并网前，在限压模式下均执行手动加负荷操作（注意当实际负荷达到负荷设定值后需要及时提高负荷设定值），直至高、中、压调门全开，DEH自动转为初压模式，小选器自动切换为压力控制模式；
（2）修改负荷速率6MW/min限制至汽轮机负荷SV值之后；不建议限制升负荷速率，会减慢正常启机升负荷速率
（3）增加汽轮机负荷SV值与PV值偏差大红色报警条；
（4）制定汽轮机启停顺控步序的跳步作业规范；
（5）加强汽轮机启动过程中DEH画面的监视。
4结语
该燃气蒸汽联合循环机组自投产以来，汽轮机的DEH运行良好，但由于引进单位的吸收和消化还不透彻，所以发生此次异常事件，该厂应该充分吸取经验，通过发生的事件充分暴露和发现的问题，及时学习整改，力争实现机组的安全稳定运行。
论文作者:李昊燃
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/9
标签：汽轮机论文; 负荷论文; 百分比论文; 调门论文; 回路论文; 转速论文; 机组论文; 《电力设备》2019年第19期论文;