一、重大事故案例(高压缸动静摩擦,转子抱死,通流部分损坏)
2023年6月8日,广东某电厂1号机组为上海汽轮机厂生产的660MW超超临界二次再热机组,在基建调试期进行50%甩负荷试验后,因高压缸排气温度高触发超高压缸和高压缸切缸(超高压缸切缸期间内缸超温最高至670℃左右),后续通过中、低压缸继续并网,计划通过升负荷并回超高压缸和高压缸进行100%甩负荷试验。期间执行两次并超高压缸操作失败,特别是在第二次并超高压缸10分钟后,1瓦、2瓦轴振突升,22秒后1瓦振动大保护动作触发汽轮机跳闸,跳闸后21秒汽轮机转速到零,超高压缸通流部件发生碰摩。剧烈振动导致#1轴瓦损坏、油挡断裂松脱漏油,端部汽封碰摩导致轴封蒸汽外泄,高温热源引发润滑油着火爆炸,造成轴瓦、超高压缸严重损坏。
2022 年10月同类型机组也发生过一起类似的通流部分损坏事故,原因是机组基建调试期间进行一次风机RB试验时,由于没有投入自动联开超高压缸的排汽通风阀,造成超高压缸超温、导致通流部分及推力瓦的损坏。
所以当汽轮机切缸时,必须开启高排通风阀,此时高压缸不进汽,否则会造成动静碰摩,转子抱死,通流部分损坏的重大事故,同样,机组跳闸也要检查高排通风阀开启,此时高压缸也不进汽,蒸汽流量低,转子鼓风摩擦快速增加,高排温度会迅速升高。
二、联锁逻辑说明
为防止发生类似汽轮机损坏事故,对我厂汽轮机相关联锁逻辑进行排查。汽轮机为上海汽轮机厂生产的660MW超超临界一次再热机组,无超高压缸和超高排通风阀,有高压缸和高排通风阀。
(1)高排通风阀满足以下任一条件联锁开:
1. 高排通风阀ATT活动试验;
2. 高压缸切缸保护;
3. 汽机跳闸且转速>1980rpm;
4. 高压缸进汽中断(#1主汽门或调门关闭且#2主汽门或调门关闭)且汽机转速>1980rpm。
(2)高排通风阀满足以下任一条件联锁关:
1. TAB大于42.5%,延时5S,发1S脉冲;
2. 汽轮机转速小于1980r/min,延时5S,发1S脉冲;
3. 汽机未跳闸且高压缸进汽没有中断(#1主汽门和调门未关闭或#2主汽门和调门未关闭),延时5S,发1S脉冲
4. 高排通风阀活动试验;
5. 高压缸顺控恢复SGC。
(3)高压缸切缸保护触发条件(比ETS动作值低15℃):
1. 高排叶片温度(12级后)(三选二)大于定值(高压转子计算温度大于250℃时,定值为515℃);
2. 高排叶片温度(12级后)(三选二)大于定值(高压转子计算温度小于100℃时,定值为415℃);
3. 高排叶片温度(12级后)(三选二)大于定值(高压转子计算温度在100℃~250℃时,定值为430~530℃的性线函数值减15℃)。
三、机组启动过程中高排温度高隐患排查
我厂汽轮机程控启动过程中无高排通风阀联锁开逻辑。机组冷态启动时一般不打开高排通风阀,高排逆止门前疏水阀、一抽管道疏水阀、高压缸本体内缸和外缸疏水阀打开,可部分代替高排通风阀的作用。机组热态和极热态启动时,必须打开高排通风阀。高排通风阀联锁动作依靠电磁阀得电或失电实现,正常运行中高排通风阀电磁阀必须投入自动或非强制位,否则联锁失效。当需要手动开关高排通风阀时,由运行人员手动操作电磁阀实现。
高排通风阀的开关由高排通风阀的两个电磁阀决定,在高排通风阀未开的前提下,任一电磁阀失电,开高排通风阀;在高排通风阀未关的前提下,两个电磁阀均得电,关高排通风阀。即正常运行中两个电磁阀均为得电红色状态。
高排温度限制器主要为保护高压缸末级叶片所设,在机组启动时,尤其在高旁开启阶段,高压缸进汽量小,冷再压力相对高,由于鼓风效果,造成高排末级叶片温度升高,当高压缸末级叶片温度升高至470℃时,高排温度限制控制器开始动作,并产生积分值作用于开调门指令上,通过关小中压调门,开大高压调门增加高压缸进汽量,以增加高压缸的进汽量减少鼓风效果来降低高压末级叶片的温度;当高压缸末级叶片温度升高至切缸保护动作时,关闭高压主汽门、高压调门、高排逆止门,打开高排通风阀,汽轮机变为中压缸进汽方式,后续可以通过高压缸顺控恢复重新并回高压缸;当高压叶片温度继续升高至ETS保护动作时,汽轮机跳闸。
极热态启动时若高排叶片温度持续升高,高排通风阀打开后仍无法控制,可以强制打开一抽气动逆止门、电动门,投入1号高加抽汽加热,增加高压缸蒸汽流通量。降低主蒸汽压力提高主蒸汽流量。降低冷再压力减小排汽阻力,避免高排逆止门无法顶开。热态和极热态启动时,转速升至定速时,及时并网带初负荷。同时严密监视机组通流部分的温度、压力、振动、轴向位移、瓦温等参数,发现异常采取措施无法有效控制的,应严格按规程规定立即打闸停机。
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