给水泵汽轮机高压汽源控制逻辑的改进.pdf

第3 6卷 第 3期 2 0 1 4年 3月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h no l o g y Vo 1 3 6 No 3 Ma r 2 01 4 给水泵汽轮机 高压汽源控制逻辑 的改进 刘 杰 ( 广东珠海金湾 发电有限公司 ， 广东 珠 海5 1 9 0 0 0 ) 摘要： 某电厂 6 0 0 MW机组 3 B给水泵汽轮机运行中后轴承 方向振动不断增大， 最终达到跳闸值， 导致给水泵汽轮机 保护动作。通过分析对比跳闸前、 后给水泵汽轮机运行参数， 结合配汽方式和控制逻辑， 确定振动原因为给水泵汽轮机 高压汽源控制方式存在问题。根据分析结果， 对控制逻辑进行了改进， 消除了汽轮机的振动问题。 关键词： 给水泵汽轮机 ； 电液调节系统； 主汽门； 调节汽门； 振动； 跳闸； 控制逻辑 中图分类号： T M 6 2 1 文献标志码： B 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 3 2 0 2 1 机组概况 某电厂 2 6 0 0 MW 超 临界机 组给水系统配备 了 2台 5 0 额定流量的汽动给水泵以及 1台 3 0 额定容量 的电动给水泵 。给水泵汽轮机采用上海汽 轮机厂生产的 N D( Z) 8 4 7 9 0 71型单缸 、 冲动、 单 流 、 纯凝汽式汽轮机 ， 可采用多种汽源 。给水泵汽轮 机具有低压 、 高压 2套独立完整的配汽机构。低压 汽源来 自主机 中压缸排汽 ， 正常运行时蒸汽参数为 3 1 0 t h ， 2 4 M P a ； 高压汽源来 自主机高压缸排汽 ， 蒸 汽参数为 2 7 0 t h ， 4 5 MP a 。2套机构各配有主汽门 和调节汽门。此外 ， 该汽轮机还可使用辅助蒸汽作 为启动用。高压调门和低压调门通过机电液调节系 统 ( ME H) 控制 。高、 低压蒸汽均通过主汽 门， 再通 过调门进入汽缸 。厂家给定的阀门重叠度 函数如图 1所示 。 0 2 0 4 0 6 0 8 O 1 o 0 阀门总指令， 图 1 阀门重叠度函数 给水泵汽轮机和汽动给水泵 的前 、 后轴承均安 装 向和 Y向振动探 头， 8个振动测 点 中任意一个 点达到跳闸值 1 2 0 m并持续 3 S 后 ， 汽 轮机安全监 视( T S I ) 系统发出给水泵汽轮机振动大信号至给水 泵汽轮机危 急跳 闸系统 ( M E T S ) ， 经过逻辑运算 后 发出信号 ， 遮断给水泵汽轮 机 ， 同时 “ 轴承振动大 ” 首出。 2 故障过程及原 因分析 2 0 1 21 01 8 T 1 6 ： 4 4 ： 1 8 ， 该 厂 3机组 负荷 6 0 0 MW， 因 3 B给水泵汽轮机后轴承 方向振动大 ， 导致 3 B给水 泵汽 轮机 跳 闸， 3机组 给水泵 R B 1 ( 电泵停运 ) 动作 ， 机组给水流量迅速 由 1 7 2 3 t h降 至 1 0 6 2 t h ， 导致机组参数有 了较大波动 ， 机组负荷 由6 0 0MW 降至 2 7 3 M W。 3 B给水泵汽轮机跳闸后 ， 通过 C R T画面 ， 查阅 3 B给水泵汽轮机保护首 出为“ 3 B给水泵汽轮机轴 承振动大” 。调 出 3 B给水泵汽轮机历史趋势 ， 发现 3 B给水泵汽轮机后轴 承 Y方 向振动值超过振动跳 闸值 ( 1 2 0 Ix m) 。热控人员就地测量， 确认 3 B给水泵 汽轮机后轴承振动探头电压正常 ， 检查确认振动检测 前置器及信号回路正常、 T S I 振动卡件工作正常。 对跳闸前 、 后 3 B给水泵 汽轮机 的主要 参数进 行对 比检查 ， 结果见表 1 。 表 1 跳 闸前 、 后 3 B给水泵汽轮机主要参数 项 目 参数 跳 闸前 跳闸时 收稿日期： 2 o 1 3 0 4 2 6 ； 修回日期： 2 0 1 4 0 1 1 5 从 表 1可以看 出， 3 B给水泵汽轮机跳 闸前 ， 调 加 、 土 器 第3期 刘杰： 给水泵汽轮机 高压汽源控制逻辑的改进 3 3 节级温度及高、 低 压调 门开度有显著 的变化。调节 级温度测点安装在小汽轮机进汽缸上部 ， 反映小汽 轮机内部金属温度 ， 调节级温度从 l 6： 4 0 ： 3 1的 3 0 6 变化至 1 6 ： 4 1 ： 5 2的 2 4 3。高、 低压蒸汽流量会 影响调节 级温度， 跳闸前 3 B给水泵汽轮机低压调 门反馈开度 已达到 9 3 ， 根据 3 B给水泵汽轮机 阀 门流量试验数据 ， 当低压调 门开度 大于 8 5 时 ， 低 压蒸汽流量几乎无变化。在此段时间， 高压调 门实 际开度 由 0 8 开至 2 4 ， 因此可以认为 ， 正是高 压调门的开启导致小汽轮机 内部温度短时间内大幅 变化 ， 后轴承振动上升 ， 并最终导致跳闸。 该厂2 0 1 2年5 月完成 3 机组大修， 修后 3 B给 水泵汽轮机多次出现后轴承振动突升现象。依据机 组特性， 结合设备安装检修情况与运行参数， 发现一 些共同现象。 ( 1 ) 振动 突升现象均发生在 3 B给水泵汽轮机 高压调门开启后 ， 并伴有调节级温度突降 6 0 7 0 的现象。 ( 2 ) 每次 调节级温度 均降 至高压 汽源 的温度 以下 。 ( 3 ) 调节级温度突降越严重， 其后轴承振动突 升的情况也越严重 。 由于 3 B给水泵汽轮机高压导汽管仅在高压调 门开启时才有蒸汽通过 ， 平时并不畅通 ， 且按照该汽 轮机的出厂设计 ， 高压导汽管 的疏水 阀从 给水泵汽 轮机冲转升速后就关闭 ， 所以该管道容易积水。高 压调门开启后 ， 高压汽源投入 ， 导致调节级 温度突 降， 给水泵汽轮机本体内部温度在短时间大幅变化， 这是振动大的根本原因。 3 处 理措 施 如何防止调节级温度 突然下降 ， 是解决给水泵 汽轮机振动突升 的重点。根据高 、 低压调 门的控制 逻辑 ， 机组正常运行 时， 低压调 门开至一定 开度 ， 高 压调f - j T l - 开始开启 ， 高压蒸汽参与做功。高压蒸汽 来 自高压缸排汽 ， 机组负荷高时， 高压缸排汽温度比 四抽蒸汽温度低 5 O c C， 此 时投入高压蒸汽 ， 将 导致 给水泵汽轮机温度降低， 引起振动突升。 根据机组特性 ， 从安全性和经济性方面考虑 ， 决 定修改3 B给水泵汽轮机高压汽源调节阀控制逻辑： 机组负荷超过 2 7 0 M W 时， 提前将给水泵汽轮机高压 调门开度开至 3 ； 在负荷低于 2 5 0 M W 时关 闭高压 汽源调节阀， 使高压汽源管道一直处于暖管状态。 原给水泵汽轮机调门控制逻辑为： 将单元机组协 调控制系统( C C S ) 控制逻辑送来的给水泵转速信号经 过比例 一 积分 一 微分( P I D) 运算后得出阀门总指令， 阀 门重叠度函数将阀门总指令分配至高压调门和低压调 门， 得出高、 低压调门各 自的开度指令 ， 通过各 自的伺 服控制系统由伺服阀控制高、 低压调门的动作。 为 了实现逻辑修改 ， 在高压调门的控制逻辑 中 加入 1 路新的控制 ， 由模块 H P F X 2和 C A L C实现 ， 如图2 所示。H P F X 2的作用是将机组的实际负荷 值转换成高压调门的开度指令， 此开度指令送入模 块 C A L C进行运算。C A L C模块是一个 条件跳转模 块 ， 当机组跳 闸时 ， 输 出高压调 门指令为 0， 否则输 出 HP _ F X 2的运 算值 。 然 后经 过一 个 取大 运算 模 图2 给水泵汽轮机调门控制逻辑 ( 下转第 3 6页) 3 6 华 电技 术 第 3 6卷 若转子处于非工作面极限( 靠近探头) ， U =一1 0+ 6 。 4 T S I 系统改进 ( 1 ) 为方便安装， 大部分 M M S 6 0 0 0系统涡流传 感器设有 1 m接头。探头的安装 属于隐蔽工程 ， 根 据设计及现场安装经验 ， 1 m接头与润滑油接触 ， 探 头延长线捆扎 固定在内盖油管上。因此 ， 进入机组 长周期运行阶段 ， 接头受润滑油的浸侵及设备振动 的影响 ， 很可能松脱 ， 这是应注意的设备运行隐患。 根据设备选型资料提出以下改进建议 ： 使用铠装 、 无 中间接头、 末端裸线的传感器 ， 配标准 C O N 0 3 1 前置 器。只要屏蔽工作得当， 完全能解决中间接头信号 干扰的问题。 ( 2 ) 调试 阶段 ， 轴承相对振动测量模件组态 默 认选用 s 数据输出模式 ， 即在一个测点 以 ， y方 式测量轴振动时， 分别得到振动 幅值 S ( 通道 1值 ) 和 S ( 通道 2值 ) ， 在一个采样周期 中， 使用矢量 和 s ( )= 5 ( )+S ( ) 的最大值 作为特征值 输 出。 根据使用经验 ， 使用 s 组态会引起以下 2个 问题。 1 )由于5 大于 s 和 s ， 而且调峰机组升降 负荷过程中诸多因素 ( 进汽温度 、 压力 ， 轴封蒸汽温 度、 压力变化)的变化会 引起转子油膜振荡而使轴 振显示数值偏大 ， 从 而导致系统报警 和人 为判断上 的偏差。 2 )汽轮机进行动平衡试验和转子动平衡修正 工作 ， s 值并不属于转子动力学 中对振幅的4 种表 示方式( 双振幅、 单振幅、 均方根值和平均值) ， 从而 大大降低 了轴振输 出值 的使用价值。 根据以上 2点 ， 提出另一种模块组 态方式 ， 即 5 模式。 s 模式是在一个测点以 ， y 方式测量 轴振动 时， 分别 得 到振 动 幅值 s ( 通道 1值 )和 s ： ( 通道 2 值) ， 取2 值中的最大值 s 作为特征值 输出， 这就是双振幅的表示方式。 以这种方式组态 ， 既不影响运行人员对汽轮机振动 的判断 ， 又可减少 系统报警 ， 且便于进行转子动平衡修正工作的专业 人员进行数据分析 。 5 结束语 本文提出的注意事项及改进方案 已在广东惠州 平海发电厂有限公 司 21 0 0 0 MW 机组 T S I 系统基 建安装及历次检修 中应用 ， 可以将 大部分系统问题 和隐患解决在安装调试阶段， 保证数据监测 的准确 性， 提高了系统 自 身以及与第三方系统数据通信的 可靠性， 确保机组安全、 稳定运行。 参考文献 ： 1 朱宝森 超临界机组汽动给水泵振动原因分析及处理措 施 J 华电技术， 2 0 1 0 ， 3 2 ( 4 ) ： 1 41 5 2 秦希超， 郭杰 1 0 0 0 MW 超超临界机组冷态启动振动分 析及处理 J 华电技术 ， 2 0 1 2 ， 3 4 ( 7 ) ： 5 85 9 3 D L T 7 7 4 2 0 0 4火力发电厂热工 自动化系统检修运行 维护规程 s 4 欧阳安 火电厂汽轮机故障诊断分析处理与技术改造手 册 M 长春： 银声音像出版社， 2 0 0 5 5 施维新 汽轮发电机组振动及事故 M 北京 ： 中国电力 出版社 ， 1 9 9 8 ( 本文责编 ： 白银雷) 作 者简介 ： 陈睿霖( 1 9 8 6 ) ， 男， 福建宁德人， 工程师， 从事火 电运 行检修方面的工作( E m a i l ： h u n t e r _ c r l 1 6 3 e o m) 。 o 0 000 0 0 ( ( 上接 第 3 3页) 块 ， 与根据阀门重叠度 函数计算 的 高压调门指令进行 比较 ， 二者输 出较大者作为当前 时刻给水泵汽轮机高压调 门开度指令 。 机组低负荷阶段将汽动给水泵退出运行 ， 对 3 B 给水泵汽轮机高压调门控制逻辑进行了修改。经过 随后的观察 ， 发现 3 B给水泵汽轮机高压调 门动作 情况与逻辑要求一致 ， 再未出现轴承振动突升现象 。 4 结束语 目前 ， 大型机组给水系统 的主流配置正在从 2 台汽动给水泵加 1台电动给水泵向 2台汽动给水泵 转变 ， 对汽动给水泵 的可靠 性要求也越来越高。给 水泵汽轮机振动大是一个复杂的问题 ， 引起振动大 的原 因有很多 ， 应根据机组振动特点和运行工况具 体分析。该厂通过修改高压调 门开度 逻辑 ， 有效改 善了机组振动情况 ， 提高 了机组 的安全性和出力能 力， 降低了机组停运风险， 提高了机组经济性， 取得 了良好的社会效益和经济效益。 ( 本文责编 ： 刘芳) 作者简 介 ： 刘杰( 1 9 8 5 一) ， 男， 湖北黄冈人， 助理工程师， 从事汽轮 机控制系统的维护工作( E m a i l ： o l d l i u 3 1 6 3 c o n) 。