朱 涛

(中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东电力试验研究院，安徽 合肥 230031)

0 概 述

汽轮机的稳定运行，在很大程度上取决于调节保安系统的工作状态。在调试阶段中，由于油质差、电磁阀卡涩、伺服阀故障、节流孔选型不合理、管道安装错误等原因，将造成调节保安系统运行异常，从而影响汽轮机的稳定运行。

现以某电厂调节保安系统折故障状态为分析对象，寻求系统故障的起因，针对故障的处理过程，可为同类型机组调节保安系统的故障诊断，提供参考。

1 调节保安系统的组成

在某2×200 MW联合循环机组调节保安系统中，包含有低压安全系统和高压安全系统[1]。

1.1 低压安全系统

低压安全系统主要由机械超速装置、紧急停车装置和复位装置组成。机械超速装置由紧急遮断器、紧急遮断油门、喷油试验手柄等组成，系统的结构布置，如图1所示。

当汽轮机发生挂闸状态后，在DCS控制系统的屏幕上点击“挂闸”图框，复位电磁阀接收挂闸信号，此时，高启泵送来的润滑油将错油门置于下方位置，从而保持了低压安全系统的油压。低压安全系统的油压，约为1.5 MPa。当安全系统的油通入紧急遮断油门的上部，在安全油压的作用下活塞下行，使油门复位。同时，进入紧急遮断的显示器进行操作，使芯杆上移，紧急遮断显示器将从显示“遮断”，改变为显示"正常”。当安全油进入隔膜阀上部，并克服弹簧阻力后，可使隔膜阀处于关闭状态，随即关闭了紧急遮断油母管的泄油口，4个AST电磁阀同时接收信号后也随之关闭，此时，紧急遮断母管通向油箱的排油口也被关闭，从而使高压系统建立了安全油压。高压系统的安全油压，为14±0.5 MPa。至此，完成了挂闸操作。

在该系统中，设计了3种停机方式，分别为电气停机、机械超速停机及手动停机方式。

(1)电气停机

停机电磁阀和高压遮断装置是电气停机的主要部件。当停机指令发出后，停机电磁阀及高压遮断装置中的4个遮断电磁阀将分别接收到停机指令，随后停机电磁阀开启，使低压安全油路与回油管接通，由于低压安全油为零，隔膜阀随即被打开，紧急遮断油母管与回油管接通，高压安全系统的油压被迅速泄放，各汽门被关闭，隔离了机组进汽。接收停机指令后，遮断电磁阀组被打开，使高压安全系统的油压也被快速卸压，各汽门关闭。无论低压系统的停机电磁阀或是高压系统遮断电磁阀动作，均能关闭所有汽门，从而确保机组的可靠停机。

(2)机械超速停机

在机械超速装置中，包括了紧急遮断器、紧急遮断油门、喷油试验手柄等部件。紧急遮断器的结构，如图2所示。在紧急遮断器中，件1为飞锤。飞锤与转轴一起高速旋转，当转速高于设定值后，飞锤将甩出。甩出的飞锤使紧急遮断油门脱扣，迅速地缷掉安全油压，各汽门随即关闭，确保汽轮机的安全停机。

图2 紧急遮断器

(3)手动停机

在前轴承座端面上，安装有手动遮断停机装置。在紧急情况下，可手动操作停机手柄，让低压油系统的油路接通回油管，迅速卸掉低压油的油压，使隔膜阀快速打开，同时，高压安全油路与回油管接通，快速卸去高压安全油压，各汽门被关闭，机组停机。

1.2 高压安全系统

1.2.1 隔膜阀

高压安全系统由隔膜阀及紧急保安装置构成。隔膜阀是连接低压安全油系统与高压安全油系统的装置。隔膜阀上腔室连接至低压安全油，正常情况下，上腔室通了低压安全油后，克服了弹簧阻力将隔膜阀阀芯压下，隔离了紧急遮断油母管的卸油口通道，保证AST油压的建立。当低压安全油系统启动了保护动作，低压安全油压被卸去，在弹簧力的作用下迅速打开了隔膜阀，紧急遮断油母管的卸油口通道被打通，快速卸去了安全油压，所有汽门随即关闭。

1.2.2 紧急保安装置

紧急保安装置由AST电磁阀及OPC电磁阀、单向阀等组成。紧急保安装置的布置，如图3所示。

图3 紧急保安装置

1.2.2.1 AST电磁阀

AST电磁阀有两组，每组有2个电磁阀，按照或串联或并联的方式布置。正常运行时，电磁阀关断，隔绝紧急遮断管道上的泄油口，建立AST油压。当电磁阀接收停机指令后，电磁阀被打开，紧急遮断油管道的泄油口接通了回油管，卸去AST油压，各汽门关闭，机组停机。

1.2.2.2 OPC电磁阀

2个OPC电磁阀为并联布置。机组运行时，OPC电磁阀处于关闭状态，起到隔离OPC总管与回油管之间通道的作用，确保OPC油压的建立。当汽轮机转速达到3 090 r/min时，DEH发出OPC超速信号，OPC电磁阀接收信号后打开，卸去OPC母管油压，快速关闭调节汽阀。

1.2.2.3 单向阀

在AST油路和OPC油路之间设置了2个单向阀，方向为从OPC油路指向AST油路，即当OPC电磁阀动作后，因单向阀的作用，泄放的OPC油，不会对AST油压产生影响。当AST电磁阀动作后，AST油压为零，单向阀被打开， OPC油压随即失去。

2 调试时发现的问题及处理

调节保安系统较为复杂，涉及的范围较广，在安装过程中，经常发生管道接头、模块组装、系统冲洗恢复、热控仪表信号测点安装错误等问题，在调试过程中，常常会发生一些异常情况[2]，需按不同的状态及时进行处理。

2.1 正常打闸后无法挂闸

在汽轮机ETS试验过程中，进行正常打闸后，重新进行挂闸，但挂闸操作失败，而在此前的ETS试验期间，汽轮机均能正常挂闸，所以，可排除系统管路发生故障。经检查，高压启动油泵的电流及出口压力均在正常范围内，因此，也可排除低压供油存在问题。判断造成无法挂闸的原因，可能是高压安全油压或低压安全油压无法建立。

影响建立高压安全油压，分别有几方面的因素。(1)4个AST电磁阀动作状态是否正常。(2)EH油系统压力是否正常。(3)隔膜阀的状态是否正常。对4个AST电磁阀进行检查，分别给4个电磁阀强制施加带电信号，就地检查后，发现4个电磁阀均能正常带电动作，此项被排除。在挂闸期间，EH油系统的油压始终维持在14.2 MPa，电动机的电流也无明显变化，因此EH油系统油压问题也可排除。在重新挂闸期间，发现隔膜阀上部油压约为0.9 MPa，油压低于正常挂闸时的1.5 MPa，因此，无法挂闸的原因可能产生于低压安全油系统。

低压安全油压异常时，常因手动停机装置卡涩存在卸油、复位电磁阀卡涩未接通安全油、或者是停机电磁阀卡涩存在卸油。首先，对手动停机装置进行试验，将手动停机手柄拉出后再复位，发现并无卡涩现象。随后，对复位电磁阀进行检查，强制让复位电磁阀带电，就地检查复位电磁阀带电动作状态，又通过就地手动挂闸手柄进行挂闸(与复位电磁阀的功能一致)。但还是没有发现问题，因此，排除了复位电磁阀被卡涩的故障。

通过试验，初步判定为停机电磁阀被卡涩，存在卸油现象，导致低压安全油压无法建立。停运油系统后，拆下停机电磁阀进行清洗，发现在停机电磁阀阀芯处有黑色杂质，清洗杂质后复装，重新启动油系统，分别进行远方挂闸和就地手动挂闸试验，挂闸操作均能正常进行，问题得以解决。

2.2 装反了油路上止回阀的方向

在汽轮机紧急遮断油门及复位静态试验过程中，发现紧急遮断油门脱扣后无法正常复位。在静态试验时，当汽轮机挂闸后，将喷油试验手柄置于隔离位，打开前轴承箱观察孔盖，手动使紧急遮断油门挂钩脱扣，紧急遮断显示器由“正常”变为“遮断”，此时，安全油压仍能保持，主汽门保持打开，试验结束后，将试验手柄复位，紧急遮断油门随即复位，紧急遮断显示器由“遮断”变为“正常”。

注油试验是一项定期试验，必须在机械超速试验前完成，其目的是确保紧急遮断器飞锤达到设定转速后能准确动作。注油试验完成后，紧急遮断油门必须要能正常复位，否则，将引发汽轮机跳闸，影响机组正常运行。

紧急遮断油门的复位，是由喷油试验阀推动的，当低压安全油被引入紧急遮断油门上部，紧急遮断油门就会复位。紧急遮断油门无法复位的原因，常为紧急遮断油门卡涩、低压安全油压力低。若油压太低，紧急遮断油门下方的弹簧不会被压下。

针对无法复位的故障状况，打开了前轴承箱观察孔的端盖，用手盘动紧急遮断器油门中的活塞，活塞活动正常，无卡涩现象。随后检测了系统油压，发现系统油压较低，或是喷油试验阀后的管路存在泄漏点，但注油试验时，隔膜阀上部的安全油压，为1.48 MPa，油压正常，所以，很可能是喷油试验阀后的管路存在漏点。紧急遮断器注油试验的原理图，如图4所示。按图4所示的管线，检查了各个管路，在管道接头、焊缝处并未发现漏点。仔细分析后发现，在喷油试验阀后，还安装了止回阀，该阀在紧急遮断油门复位时起到隔离复位油的作用，若止回阀方向装反，则在紧急遮断油门复位时，复位油将通过该止回阀泄压，复位油压力将降低，导致紧急遮断油门无法复位。

图4 紧急遮断器注油试验原理图

由于该止回阀位于前轴承箱内，位置比较隐蔽，无法直接观察，在安装过程中极有可能装错。查明原因后，调换了止回阀方向，重新进行安装。恢复系统后，再次进行紧急遮断油门静态注油及复位试验，紧急遮断油门的复位动作正常，问题得以解决。

3 结 语

由于调节保安系统的结构复杂，出现的故障较为隐蔽，一旦运行过程中出现故障，需准确快速地判断故障原因，并及时处理，否则将直接影响机组的安全运行，因此，在日常工作中，要注意维护调节保安系统，定期化验油质、检查蓄能器压力、定期切换并清洗磁性过滤器等，当调节保安系统具有正常的工作状态，才能确保机组的稳定运行。