提高汽輪機超速遮斷裝置的可靠性【知識薈萃】

1、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,行業(yè)重點,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,行業(yè)重點,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：,成立時間,2005年

2、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,行業(yè)重點,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,4,行業(yè)重點,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；當電

3、磁閥得電打開時，自動停機危急遮斷母管泄油，導致各執(zhí)行機構(gòu)關(guān)閉。,二、選題理由,5,行業(yè)重點,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,行業(yè)重點,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，

4、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,行業(yè)重點,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

5、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,行業(yè)重點,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

6、。,9,行業(yè)重點,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，導致機組不能正常按時啟動，影響機組并網(wǎng)帶負荷，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DE

7、H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,行業(yè)重點,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

8、膠圈被擠出，導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,行業(yè)重點,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)

9、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,行業(yè)重點,大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠,四、目標設(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

10、中的安全可靠性。,目標設(shè)定,13,行業(yè)重點,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STLING GS0606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,行業(yè)重點,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

11、壓AST油路，一路為遮斷排油。,五、原因分析,15,行業(yè)重點,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,行業(yè)重點,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STERLING GS0606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

12、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，導致壓力油泄漏。,五、原因分析,17,行業(yè)重點,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

13、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,行業(yè)重點,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,行業(yè)重點,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,超速

14、遮斷裝置故障,20,行業(yè)重點,大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠,六、要因確認,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。,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致也會導致設(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,行業(yè)重點,大

15、唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠,六、要因確認,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，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,行業(yè)重點,大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠,六、要因確認,要因確認表：,23,

16、行業(yè)重點,大唐國際發(fā)電股份有限公司陡河發(fā)電廠,由要因確認表可以看出設(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,行業(yè)重點,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

17、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)耄话闩c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，

18、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,行業(yè)重點,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,行業(yè)重點,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,行業(yè)重點,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

19、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,行業(yè)重點,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,行業(yè)重點,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)

20、,壓力表,電磁閥,插裝閥,逆止閥,OPC模塊,AST模塊,30,行業(yè)重點,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,行業(yè)重點,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

21、行試運，并在機組運行中監(jiān)視運行效果,32,行業(yè)重點,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,行業(yè)重點,九、效果檢查,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,34,行業(yè)重點,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，完成了是我廠四臺機組超速遮斷裝置的優(yōu)化工作。 在汽輪機機組超速遮斷裝置改造后，對相關(guān)技術(shù)資料進行了更新，更新內(nèi)容包括超速遮