张来发

（太仓港协鑫发电有限公司，江苏 苏州 215433)

1 概述

某电厂2期2×330 MW供热机组是亚临界、中间再热式、抽汽供热汽轮机。给水系统配置2台50 % BMCR(锅炉最大连续蒸发量)的汽动给水泵(主给水泵)和1台30 % BMCR的电动给水泵(启动，备用给水泵)。给水泵小汽机(以下简称小机)是上海汽轮机厂有限公司生产的型号为ND(G)83/83/07-9的单缸单轴冲动凝汽式汽轮机，功率为6 000 kW，额定转速为5 255 r/min，调速范围为3 000～5 750 r/min。小机工作汽源原设计有高、低压2路蒸汽，电厂在检修中取消了高压主汽门和高压调门，同时取消了高压供汽管路，正常负荷时由四抽供汽，启动或主机低负荷时由辅汽系统供汽。

2 小机调节保安系统

小机进汽系统由低压主汽门和低压调门组成。低压主汽门只有全开和全关2个状态，低压调门开度通过油动机控制。调节保安系统采用高压抗燃油作为动力油，采用MEH(小汽轮机电液控制系统)实现对小机转速的自动调节控制。调节保安系统通过1，2号安全油(保安油)控制主汽门油动机。只有在1号安全油(油压大于0.45 MPa)和2号安全油(油压大于9.3 MPa)建立，即系统被复置时，才能操作主汽门油动机控制主汽门开启。低压主汽门的正常开启或关闭受1个两位四通阀控制，电磁阀开向线圈带电，主汽门开启；关向线圈带电，主汽门关闭。低压主汽门快速关闭受安全油控制，一旦失去安全油压，机械泄荷阀将快速打开，低压主汽门将在0.5 s内自动关闭。小机的机械超速保护由1只锤式危急遮断器以及1只油压式复置的危急遮断及复位装置组成，当汽机转速超过遮断值(6 000±50)r/min时，危急遮断器重锤出击，危急遮断及复位装置动作，安全油口迅速打开泄压。小机调节保安系统油路如图1所示。

图1中63/TT压力开关用来监测1号安全油压，当1号安全油压大于0.45 MPa时，63/TT常开触点闭合，MEH逻辑判断小机已挂闸；当1号安全油压低于0.25 MPa时，63/TT常闭触点闭合，MEH逻辑判断小机已遮断。20/TT和20/OOT分别控制1号和2号安全油压，供电电压为DC 220 V。正常运行时，20/TT带电，20/OOT失电；小机遮断时，20/TT失电，20/OOT带电。

3 故障现象

2011年某日上午，4号机组正常运行，DCS(分布式控制系统)突然发出“4B小机遥控切除”、“4B小机低压主汽门关闭”和“给水自动切除”报警信号。运行值班员检查4B小机画面，发现4B小机控制方式已经切换为“OA”(操作员自动)，小机转速没有变化，MEH系统各测点指示正常。运行值班员随即将4B小机控制方式切换至“REMOTE OA”(遥控)。在此期间，汽包水位没有发生较大波动。热控维护人员调阅小机运行历史曲线，发现在1 s内“小机已挂闸信号”，“小机低压主汽门全开信号”发生了“1→0→1”的变化，同时“小机低压主汽门全关信号”发生了“0→1→0”的变化。热控人员怀疑1号安全油压开关63/TT的整定值可能发生了漂移或者是1号安全油压发生了瞬间波动，于是临时将1号安全油压电接点压力表定值调整为0.4 MPa，将该信号在DCS作报警，维持4B小机正常运行。2天以后，4B小机再次出现同样的故障现象，DCS同时发出“1号安全油压低于0.4 MPa”报警信号。

图1 调节保安系统油路

4 故障处理

小机安全油压监测开关63/TT、主汽门行程开关33/SVCL(关)和33/SVOP(开)安装位置相互独立，同时发生状态翻转，可以排除被人误动和干扰的可能。工作人员对1号安全油回路进行检查。

(1)现场查看1号安全油压在0.50 MPa左右，偏离设计值0.55～0.65 MPa较多；校验1号安全油压开关63/TT，确认动作定值正确。

(2)检查1号安全油压控制电磁阀20/TT控制回路，在沿小机周围布置的电缆槽盒内发现20/TT电磁阀电源线有1处破损，并且有明显的对地放电痕迹。工作人员更换电磁阀电源线，对电缆槽盒进行整理固定，并防止盒盖活动。

(3)检查发现1号安全油压控制电磁阀20/TT的安装方向错误，电磁阀体上标注的流体方向与现场工艺流向相反。电磁阀型号为E321H25(常闭)，而设计要求的型号是E322H75(常开)，工作人员将其更换为正确型号的电磁阀。

故障处理后，4B小机挂闸，1号安全油压为0.6 MPa，恢复到设计值范围内，4B小机没有再出现类似故障。

5 原因分析

(1)1号安全油压控制电磁阀20/TT(小机正常运行时常充电)的电源线为耐高温多芯软电缆，布置在小机周围的电缆槽盒内，由于槽盒盖没有固定，人员经常踩踏槽盒盖，造成槽盒盖来回活动。连接电磁阀线圈电源正极端的电缆线的绝缘层被活动的电缆槽盒盖压伤，发生不定时瞬间接地，如图2所示。当线圈正极瞬时接地时，线圈两端上的电压由负极对地分布电容C2上的电压决定。因为DC 220 V系统负极回路比正极多，所以一般情况下对地绝缘电阻R2小于R1,因而负极对地等效电容C2上的电压低于正极对地等效电容C1上的电压(这2个电压按R2/R1的分压决定)。此时电磁阀线圈两端上的电压由全电压突降为负极对地等效电容C2上的电压。现场测试电磁阀20/TT，在流体压力为0.5 MPa、温度为40 ℃时，启动电压为DC 105 V，返回电压为DC 30 V。在正极接地瞬间，负极对地电压低于电磁阀的返回电压，电磁阀打开，但随着分布电容C2的充电，线圈上的电压迅速恢复为正常电压，电磁阀关闭，1号安全油压因此瞬间波动。由于1号安全油压原来就偏低0.1 MPa，导致低压主汽门机械泄荷阀瞬间打开，低压主汽门瞬间关闭，油压恢复时又开启。因为油压没有波动到遮断值,故未触发“小机已遮断”信号。

图2 电磁阀20/TT瞬时接地示意

(2)1号安全油压控制电磁阀20/TT型号错误。原设计是常开型电磁阀，而实际安装的却是常闭型电磁阀。安装工人为了适应电磁阀常带电的控制逻辑，将电磁阀反向安装。这种先导型的电磁阀上腔室设计有2个孔，分别为先导孔和导阀口，导阀口的直径大于先导孔。常闭型电磁阀的先导孔在上游，导阀口在下游，电磁阀失电时，下游的导阀口关闭，上游流体通过先导孔在电磁阀上腔室建立压力，驱动主阀芯关闭。带电时，导阀口打开，因其通流量远大于先导孔，上腔室压力快速下降，主阀芯受其前后压差驱动打开。将常闭型电磁阀反装后，导阀口在上游，电磁阀带电后，流体通过导阀口在上腔建立起压力，下游的先导孔一直卸压，因为先导孔直径远小于导阀口，再加上弹簧力的作用，能够维持主阀芯在关阀状态。但是上腔流体通过先导孔一直在漏流，因此造成1号安全油压偏低0.1 MPa。

6 暴露问题

(1)检修作业不规范，作业人员踩踏电缆槽盒，造成盒盖变形无法固定，导致电缆绝缘损坏。

(2)未及时发现电缆损坏，检修时没有测试重要回路的电缆绝缘，没有严格执行电缆绝缘监督检测制度。

(3)1号安全油压长期低于设计值，没有引起足够重视，排查不够细致。

(4)电磁阀20/TT反向安装长期无人发现，虽然多次拆装，但是都没有注意阀体背面标注的流向指示。检修人员对调节保安系统原理和设备了解不够透彻，检修时也只是简单地拆装，造成这个错误一直延续。

(5)热工人员对直流系统接地，特别是一点接地的危害认识不足。

7 经验教训

(1)规范检修作业，避免损坏电缆槽盒及电缆。

(2)严格执行电缆绝缘监督检测制度。

(3)对一点接地的设备进行深入检查。

(4)检修人员不应只会简单地拆装，更应深入透彻地掌握被检修系统和设备的原理。

(5)热工人员应学习掌握一定的电气专业知识，提高对直流系统接地危害的认识，严格防止各种外力或其他因素造成热工控制电缆受损接地，进而引发故障或事故。

1 张天锁，杨 勇．ND(G)83/83/07-9型汽动给水泵汽轮机调节保安系统故障分析处理[J]．青海电力，2007(4).