提高汽輪機超速遮斷裝置的可靠性

陡河發(fā)電廠設(shè)備部汽機專業(yè)大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠提高汽輪機超速遮斷裝置的可靠性QC成果發(fā)布人：劉建生2009年2月1當(dāng)前1頁，總共39頁。陡河發(fā)電廠設(shè)備部汽機專業(yè)QC小組，主要成員是汽機專業(yè)點檢專工，為了解決生產(chǎn)中設(shè)備出現(xiàn)的各類問題，有針對性地對設(shè)備問題組織研究，并提出改造方案，組織檢修公司予以落實，解決生產(chǎn)中的各種問題，為各種設(shè)備問題提供技術(shù)支持，保證我廠各機組的安全穩(wěn)定運行，發(fā)揮了重要作用。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠一、設(shè)備部汽機專業(yè)QC小組簡介2當(dāng)前2頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠一、設(shè)備部汽機專業(yè)QC小組簡介QC小組基本情況：姓名年齡職務(wù)職稱受QC教育時數(shù)分工劉建生31點檢員工程師90組長任萍45點檢員工程師90組員陳海峰35點檢員工程師72組員劉小會36汽機副隊工程師72技術(shù)指導(dǎo)張海鑫31點檢長工程師72技術(shù)指導(dǎo)申連科45點檢長工程師72技術(shù)指導(dǎo)成立時間2005年2月人員組成取得成績QC成果多次獲得省、市及廠級質(zhì)量成果獎活動次數(shù)自2005年成立以來，共活動5次本次課題類型本次課題名稱提高汽輪機超速遮斷裝置的可靠性注冊時間2009年2月攻關(guān)型3當(dāng)前3頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠超速遮斷裝置功能簡介

二、選題理由DEH系統(tǒng)超速遮斷裝置是汽輪發(fā)電機組調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的重要保護裝置，用于完成在機組超速或事故狀態(tài)下機組的快速遮斷停機，關(guān)閉高中壓主汽門和調(diào)速汽門，切斷機組進汽，保證機組得以安全停運。陡河發(fā)電廠#5-#8機組超速遮斷裝置為典型DEH系統(tǒng)布置方式，采用的雙控制塊模式，其中一個為AST控制模塊，一個為OPC控制模塊。以下分別進行介紹。4當(dāng)前4頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠超速遮斷裝置功能簡介

AST控制模塊中有4個成“二或一與”布置的自動停機危急遮斷電磁閥（20-1、2、3、4/AST），在正常運行時它們是失電關(guān)閉的，從而封閉了自動停機危急遮斷母管的泄油通道，使各執(zhí)行機構(gòu)控制塊上的卸荷閥關(guān)閉，執(zhí)行機構(gòu)活塞桿下腔建立起油壓；當(dāng)電磁閥得電打開時，自動停機危急遮斷母管泄油，導(dǎo)致各執(zhí)行機構(gòu)關(guān)閉。二、選題理由5當(dāng)前5頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠超速遮斷裝置功能簡介

二、選題理由各汽門卸荷閥來油無壓回油機組掛閘機組打閘4個電磁閥動作關(guān)閉4個電磁閥動作打開機組掛閘時，電磁閥關(guān)閉，AST保護油被截止，油壓建立，機組具備啟動條件機組打閘時，電磁閥打開，AST保護油經(jīng)電磁閥泄掉，油壓跌落，機組掉閘停機6當(dāng)前6頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠超速遮斷裝置功能簡介

OPC控制模塊安裝有兩個超速保護電磁閥（20-1、2/OPC），這兩個電磁閥并聯(lián)冗余布置，正常工作時這兩個電磁閥失電是關(guān)閉的，封閉了超速保護控制（OPC）母管的泄油通道，使高、中壓調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)活塞下建立起油壓，一旦OPC電磁閥得電動作，比如轉(zhuǎn)速達103%額定轉(zhuǎn)速或甩負(fù)荷時，這兩個電磁閥得電就打開，使超速保護控制（OPC）油母管油壓跌落，高、中壓調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)立即關(guān)閉。二、選題理由7當(dāng)前7頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠汽輪機DEH系統(tǒng)運行現(xiàn)狀陡河發(fā)電廠#5-#8機組為哈爾濱汽輪機廠產(chǎn)200MW機組，機組采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)對機組轉(zhuǎn)速負(fù)荷進行控制，為了響應(yīng)電網(wǎng)要求，提高機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力，提高機組負(fù)荷調(diào)節(jié)品質(zhì)，于2001年至2005年在機組大修中對4臺機組進行了DEH改造，在機組投入運行后發(fā)現(xiàn)機組保護系統(tǒng)存在AST、OPC保護油壓不穩(wěn)，ASP監(jiān)測油壓波動現(xiàn)象頻繁的現(xiàn)象，給機組安全可靠運行帶來很大威脅。二、選題理由8當(dāng)前8頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠二、選題理由原超速遮斷裝置存在問題，在機組正常運行中經(jīng)常出現(xiàn)AST、OPC油壓降低，ASP監(jiān)測油壓突變，嚴(yán)重影響機組的安全穩(wěn)定運行。決定對采取措施，對機組超速遮斷裝置進行改進，提高超速遮斷裝置的安全性和可靠性，滿足機組安全穩(wěn)定運行的要求。汽輪機保安系統(tǒng)要求系統(tǒng)現(xiàn)在存在的問題課題選定汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)要求超速遮斷裝置在機組正常運行中安全可靠，在機組超速和其他事故狀態(tài)下快速響應(yīng)，及時按要求遮斷汽輪機，停止汽輪機的運行。9當(dāng)前9頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠系統(tǒng)在啟動階段AST和OPC油壓低或不能建立保護油壓。DEH系統(tǒng)正常情況下AST油壓為14MPa，如果DEH不能正常掛閘，保護油壓不能建立，執(zhí)行機構(gòu)就不能動作，機組無法正常啟動。在設(shè)備故障時對機組AST模塊進行檢查發(fā)現(xiàn)AST電磁閥下部密封擋圈和密封膠圈損壞，導(dǎo)致該處密封間隙漏油，系統(tǒng)AST油壓不能建立。#5-#8機組原AST模塊多次發(fā)生類似故障，導(dǎo)致機組不能正常按時啟動，影響機組并網(wǎng)帶負(fù)荷，在廠內(nèi)及電網(wǎng)造成了不利影響。由于AST模塊和OPC模塊之間裝有單向閥，AST油壓故障會連帶OPC油壓故障。三、現(xiàn)狀調(diào)查陡河發(fā)電廠#5-#8機組在DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造后，多次發(fā)生機組在啟動掛閘階段DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能復(fù)位，經(jīng)過對系統(tǒng)高壓抗燃油系統(tǒng)和低壓保護油進行檢查，發(fā)現(xiàn)故障均發(fā)生在超速遮斷裝置的AST模塊和OPC模塊上。DEH系統(tǒng)機組啟動或運行中主要存在以下問題：10當(dāng)前10頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠三、現(xiàn)狀調(diào)查在運行中如果只是OPC油壓低或持續(xù)下滑，一般是OPC電磁閥的密封擋圈和膠圈泄露造成的，OPC油壓的降低或跌落，會導(dǎo)致機組高中壓調(diào)速汽門瞬間關(guān)閉，直接影響機組的安全可靠運行。系統(tǒng)在運行階段AST和OPC油壓持續(xù)下滑或跌落。在機組啟動階段機組油壓尚可，但在以后運行中，由于AST電磁閥在14MPa的高壓作用下，密封擋圈和膠圈被擠出，導(dǎo)致泄漏間隙逐漸加大，AST油壓在運行中逐漸下滑。由于在10MPa左右，各主汽門、調(diào)節(jié)汽門卸荷閥會動作，導(dǎo)致汽門關(guān)閉，機組停機，所以在運行中AST和OPC油壓的持續(xù)下滑或跌落，也會直接影響機組的安全可靠運行。11當(dāng)前11頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠ASP檢測油壓異常。在機組運行中多次發(fā)生ASP油壓持續(xù)升高或降低現(xiàn)象，嚴(yán)重的影響機組運行的可靠性。為了監(jiān)視AST模塊4只電磁閥的好壞，在系統(tǒng)中專門設(shè)計了一路監(jiān)測油壓，參見AST控制塊原理圖，監(jiān)測油路設(shè)置了一條帶2個節(jié)流孔的旁通油路，并安裝了一只壓力表和2只壓力開關(guān)，可以通過ASP監(jiān)測油壓來判斷電磁閥工作是否可靠。假設(shè)系統(tǒng)油質(zhì)和系統(tǒng)清潔度達到了要求，油路節(jié)流孔暢通無堵塞，ASP油壓升高可以判斷為下部通道2只電磁閥至少有一只存在泄漏，反之，ASP油壓降低可以判斷為上部通道部2只電磁閥至少有一只存在泄漏。雖然AST油壓可能并無變化，但失去了一個通道的保護也會極大的降低了系統(tǒng)的可靠性。三、現(xiàn)狀調(diào)查12當(dāng)前12頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠四、目標(biāo)設(shè)定陡河發(fā)電廠先后對#5-#8四臺機組進行了DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造，均采用的是雙模塊的超速遮斷裝置，故障發(fā)生的位置基本相同，因此可以判斷該超速遮斷裝置控制模塊存在問題。此次QC小組活動的目標(biāo)為分析超速遮斷裝置故障發(fā)生的原因，并提出合理的改進措施，以提高機組起停和運行中的安全可靠性。目標(biāo)設(shè)定13當(dāng)前13頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠原超速遮斷裝置AST和OPC模塊均采用STLINGGS0606大口徑電磁閥，其外觀模型如圖所示。電磁閥上部為電磁控制機構(gòu)，由控制系統(tǒng)進行控制，一般設(shè)置為帶電打開，失電關(guān)閉。電磁閥為直插式安裝，下部采用聚四氟擋圈和氟橡膠圈組合密封，用于隔離高壓油和排油腔室。上部采用一道氟橡膠圈密封，防止高壓抗燃油外漏。五、原因分析密封膠圈組合密封14當(dāng)前14頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠原超速遮斷裝置組成結(jié)構(gòu)AST控制塊外觀如圖所示，共有四只直插式的AST電磁閥，采用兩或一與的邏輯進行布置。共有2個油口，一路為高壓AST油路，一路為遮斷排油。五、原因分析15當(dāng)前15頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠OPC控制塊外觀如下圖所示，共有2只直插式的OPC電磁閥，采用兩或一與的邏輯進行布置。共有4個油口，分別為壓力油入口，OPC油口，AST油路和遮斷排油。其中壓力油口為抗燃油母管14MPa壓力油，通過1.1mm節(jié)流孔向OPC控制塊進行補油，以在機組掛閘階段快速建立保護油壓。五、原因分析16當(dāng)前16頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠原超速遮斷裝置AST和OPC模塊所用STERLINGGS0606電磁閥安裝如圖所示，電磁閥采用直插方式裝入，上部油口為壓力油口，下部油口為遮斷排油。下部電磁閥和控制塊的結(jié)合部分為徑向密封，由于電磁閥采用螺紋方式進行安裝，對控制塊底扣螺紋的要求很高，同時還要保證螺紋部分和下部的密封面有更好的同心度。為了保證電磁閥的順利裝入，在下部的一般留有0.20mm左右的密封間隙。由于在加工和安裝中存在誤差，安裝中會造成總間隙偏向一側(cè)，就會在電磁閥的擋圈和膠圈的結(jié)合密封處產(chǎn)生很大的壓差，如果超過組合密封承受的極限，就會將其壓出，導(dǎo)致壓力油泄漏。五、原因分析17當(dāng)前17頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠特別是在機組掛閘時，電磁閥突然關(guān)閉，大量的抗燃油由壓力油來油進入，瞬間作用在組合密封處，將對組合密封產(chǎn)生很大的沖擊力，造成組合密封被沖出，甚至斷裂。在機組運行中，由于裝置溫度，油壓波動等原因也會造成密封裝置泄漏逐漸增大，造成油壓持續(xù)下滑，該機組穩(wěn)定安全運行帶來威脅。因此，電磁閥組合密封在掛閘打閘時損壞是超速遮斷裝置故障的主要原因。五、原因分析18當(dāng)前18頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠雖然可以找到超速遮斷裝置故障的原因，但由于設(shè)計加工方面存在一定的局限性，如果不改變結(jié)構(gòu)，從工藝上并不能徹底解決故障產(chǎn)生的根源。實踐證明也是如此，即使采用了先進的數(shù)控車床進行加工制作，也不能消除這一故障。

五、原因分析Stling電磁閥壓力油路遮斷排油19當(dāng)前19頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠五、原因分析加工運行設(shè)計安裝設(shè)計方案考慮不周結(jié)構(gòu)不合理機組掛閘操作加工設(shè)備陳舊機組打閘操作加工工藝差超速遮斷裝置故障加工人員水平低操作步驟不符合要求工具使用不當(dāng)尺寸配合存在問題安裝工藝不良20當(dāng)前20頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠六、要因確認(rèn)根據(jù)機組超速遮斷裝置的實際情況，QC小組成員共同研究，對超速遮斷裝置故障的要因進行了確認(rèn)。1.設(shè)計方案直接影響機組超速遮斷裝置的安全可靠性，如果設(shè)計不能滿足要求，就會直接影響成型設(shè)備的使用。設(shè)計結(jié)構(gòu)的不合理是各種故障的根源所在。因此是要因。2.加工設(shè)備陳舊，不能滿足精加工的要求，加工廠家采用先進的數(shù)控車床后，超速遮斷裝置故障并沒有得到改善，因此，此條不是要因。3.加工工藝不良也會導(dǎo)致也會導(dǎo)致設(shè)備的可用性降低，對加工后的控制組件進行測繪檢查，各處尺寸，光潔度符合設(shè)計要求，因此，此條不是要因。21當(dāng)前21頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠六、要因確認(rèn)3.為了達到安裝要求，指派技術(shù)素質(zhì)較高的檢修人員進行組塊的裝配安裝工作，重復(fù)多次仍不能滿足要求，因此，安裝工藝也不是要因。4.安裝工具使用不當(dāng)，在裝配安裝中采用了各種安裝找正方式，故障現(xiàn)象仍然存在，因此不是要因。5.機組掛閘、打閘操作存在問題，機組掛閘、打閘次數(shù)過多會對超速遮斷裝置的密封裝置造成沖擊，是密封部位出現(xiàn)泄露，造成保護油壓降低，因此是要因。6.操作步驟不符合要求，經(jīng)過對操作過程進行檢查，并與廠家進行聯(lián)系核對，證明各種操作均無問題，因此不是要因。22當(dāng)前22頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠六、要因確認(rèn)要因確認(rèn)表：序號原因描述是否要因1設(shè)計方案不成熟，存在問題是要因2加工設(shè)備陳舊，不能滿足要求精加工的要求不是要因3機加工工藝不良不是要因4裝配安裝工藝不良不是要因5機組掛閘、打閘操作次數(shù)過多是要因6操作步驟不符合要求不是要因★★23當(dāng)前23頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠由要因確認(rèn)表可以看出設(shè)計方案不成熟，存在問題，是汽輪機組超速遮斷裝置故障的根本原因。機組在啟動階段打閘和掛閘次數(shù)多雖然也會給超速遮斷裝置帶來不利影響，但機組啟動前實驗是檢驗超速遮斷裝置可靠性和安全性的一種方法，因此是不可避免的。七、制定對策根據(jù)要因制定對策：因此，消除汽輪機組超速遮斷裝置故障應(yīng)對設(shè)計方案重新進行設(shè)計選擇，提高機組超速遮斷裝置的安全性和可靠性。24當(dāng)前24頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠七、制定對策為了徹底解決超速遮斷裝置的缺陷，與廠家協(xié)商改為了二級插裝閥的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。其中電磁閥作為一級控制機構(gòu)，通過油路控制二級插裝閥。一級電磁閥作為二級插裝閥的控制機構(gòu)，當(dāng)機組掛閘時，電磁閥關(guān)閉，由0.6mm節(jié)流孔來的壓力油被截止，形成一級控制油路，產(chǎn)生控制油作用在插裝閥的閥芯上部，閥芯在油壓和彈簧力的作用下關(guān)閉，保護油至遮斷油路封閉，保護油壓得以建立。由于電磁閥的控制油壓來自于0.6mm節(jié)流孔，所以在機組掛閘時是電磁閥處的控制油一個逐漸充油、升壓的過程，不會對電磁閥下部的組合密封造成瞬間沖擊，避免了組合密封在機組掛閘時的受沖擊壓力損壞。二級插裝閥用于控制機組保護油，由于插裝閥套筒不需要螺紋進行安裝，而是直接將套筒鑲?cè)?，一般與殼體要有0-0.02mm左右的緊力，不存在泄漏間隙，因此插裝閥的機械密封是可靠的，如果插裝閥安裝工藝滿足要求，保護油就不會從該處造成泄漏。25當(dāng)前25頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠七、制定對策

Sterling電磁閥插裝閥套筒插裝閥閥芯壓力油來油保護油來油電磁閥套筒0.6mm節(jié)流口插裝閥排油26當(dāng)前26頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠七、制定對策

電磁閥蓋板彈簧插裝閥閥芯

插裝閥套筒控制塊單向閥27當(dāng)前27頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠七、制定對策各汽門卸荷閥來油無壓回油機組掛閘機組打閘4個電磁閥動作關(guān)閉4個電磁閥動作打開機組掛閘時，電磁閥關(guān)閉，插裝閥關(guān)閉，AST保護油被截止，油壓建立，機組具備啟動條件機組停運和打閘時，電磁閥打開，AST保護油經(jīng)電磁閥下部的插裝閥泄掉，油壓跌落，機組掉閘停機壓力油來油28當(dāng)前28頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠八、對策實施首先決定利用檢修機會對#7機組DEH系統(tǒng)進行改造。以下是經(jīng)過優(yōu)化后超速遮斷裝置的外觀結(jié)構(gòu)圖，將AST模塊和OPC模塊合并成了一個超速遮斷裝置組件。裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，管路布置更加合理，功能也更加完善。29當(dāng)前29頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠八、對策實施以下是經(jīng)過優(yōu)化后超速遮斷裝置的原理圖，將AST模塊和OPC模塊合并成了一個超速遮斷裝置組件。裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，管路布置更加合理，功能也更加完善。壓力開關(guān)壓力表電磁閥插裝閥逆止閥OPC模塊AST模塊30當(dāng)前30頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠八、對策實施以下是經(jīng)過優(yōu)化后超速遮斷裝置的原理圖，將AST模塊和OPC模塊合并成了一個超速遮斷裝置組件。裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，管路布置更加合理，功能也更加完善。31當(dāng)前31頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠八、對策實施改造工作實施流程在#7機組DEH超速遮斷裝置改進后，機組運行穩(wěn)定，從未發(fā)生過機組啟動和機組運行故障，說明改造是十分成功的。聯(lián)系制造廠家，確定超速遮斷裝置的改造方案根據(jù)確定方案，加工制作新的超速遮斷裝置利用檢修停機機會，對原控制塊進行更換進行試運，并在機組運行中監(jiān)視運行效果32當(dāng)前32頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠九、效果檢查在機組啟動過程中，能夠順利完成機組高低壓保安油系統(tǒng)的掛閘、打閘操作，能夠按電網(wǎng)要求完成機組的及時并網(wǎng)發(fā)電。避免了機組在啟動期間為處理缺陷機組長時間投油，改造前后每臺機組每年至少節(jié)約燃油數(shù)十噸。因此，取得的經(jīng)濟效益和社會效益是十分明顯的！在汽輪機組DEH系統(tǒng)超速遮斷裝置改造后，機組調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)運行穩(wěn)定，避免了機組由于AST和OPC控制系統(tǒng)故障造成的機組非停。機組非停會面臨電網(wǎng)和公司數(shù)十萬元的考核，同時會大大降低發(fā)電廠的社會效益。避免機組非計劃停運??！機組啟動順利??！效益分析33當(dāng)前33頁，總共39頁。九、效果檢查序號評價內(nèi)容活動前活動后１團隊精神7585２質(zhì)量意識7590３QC運用6595４工作熱情8290５改進意識7082此次QC活動的自我評價大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠改進意識團隊精神質(zhì)量意識工作熱情工具運用34當(dāng)前34頁，總共39頁。大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠在#7機組超速遮斷裝置裝置改造后，對我廠#5、#6、#8三臺機組按同樣的方案進行了改造，完