干货|火电厂汽轮机组启动调试经验分享

2021/6/11 1:01:34 人评论 次浏览 分类:调试维修  文章地址:/tech/3823.html

机组安装完毕之后,并网发电是机组建设最后的任务。汽轮发电机组在建设过程中,先历经单体调试、分系统调试和整套启动调试三大调试阶段。其中单体调试主要是对设备进行单体试转,包括电机的试转(不带负荷)、阀门的验收等,同时也包括对各项参数仪表的验收。

单体调试结束之后,分系统调试开始对设备进行带负荷试验,同时对设备的保护联锁试验进行验收,这个过程是机组调试最重要的阶段。这个阶段调试质量的好坏,将直接影响下一步的整套启动和机组今后的机组质量。综合以往的经验,分系统调试阶段没有处理好的问题,都会在整套启动阶段集中暴露。因此,分系统调试阶段质量,是衡量一个现场调试单位和调试人员水平和责任心的重要指标。


分系统调试的主要包括工业水系统调试、循环水系统调试、除氧给水系统调试、凝结水系统调试、真空系统调试、轴封系统调试、润滑油系统调试、汽轮机调节保安系统调试、汽轮机抽汽回热及辅汽系统调试、旁路系统调试、再热系统调试等。当然不同的机组会有一些设备和系统上的差异,但是整体上符合《火力发电建设工程启动试运及验收规程》的相关要求。欧洲杯专家预测从通用的角度讲,工业水系统需要为现场设备提供冷却水,所以工业水系统调试需要放在最前面,他和压缩空气系统一样,是最先两个需要完成的系统。其次润滑油和调节油滤油的效果存在很多不可控因素,所以两套油系统要尽快安装并且提前进入滤油阶段。


欧洲杯专家预测把分系统结束到机组完成168小时验收,称为机组的整套启动阶段,当然这个过程也包括锅炉侧。一般135MW以下机组普遍的考核周期是72h+24h,目前一些垃圾机组、生物质机组、工业园供热机组等普遍适用的这个考核制。虽然考核周期减半,但是并不影响对机组性能的检测。接来来的文字,欧洲杯专家预测通过整套启动的整个过程,从机组冲转前试验的试验检查、机组冲转过程、机组定速、机组并网几个方面详细分析过程中存在的不安全因素和存在的问题,为各位同行提供一定的借鉴。


本文为本人经验总结,由于本人是热控专业出身,难免对于一些汽轮机专业的问题把控不透,如有错误还请指出。


1、机组冲转前试验检查

机组冲转前,首先对机组的各项性能进行模拟(现场物理打信号)试验,包括欧洲杯专家预测需要对DEH系统的各项参数进行检查。汽机侧的试验主要包括超速、轴向位移大、轴振大、轴瓦温度高、真空低、润滑油压低等。从汽轮机本体角度讲,转速、位移、振动、瓦温、胀差是几个最重要的考核参数。

超速保护主要包括机械超速、DEH超速、TSI超速三种,目前有一些机组取消了飞锤设置,所以不存在机械超速保护。一般的机组都会设置有7个转速探头,大型亚临界、超临界机组会有9个甚至更多。转速信号主要分为三种,一种是零转速,一般在就地显示,用于监视盘车期间的转速。一种是去向DEH系统,也就是汽轮机的电液调节系统,部分小机组还在使用WoodWard505作为电液调节装置,也是可以的。三个转速信号进入DEH系统后,会进行一个三取中(常规做法)的判断,判断后的转速参与汽轮机的各项控制逻辑和DEH超速保护。


当然除了超速110%(AST)以外,超速103%(OPC)也是在DEH系统中进行的判断,当然也是采用的这个三个转速。还有三个转速信号进入了TSI系统(汽轮机本体监测系统),它起到的作用就是纯粹的汽轮机超速保护。一旦判断汽轮机超速信号,TSI信号会触发ETS系统动作,从而触发就地AST电磁阀失电,汽轮机打闸。


关于转速信号,出现问题最多的就是汽轮机冲转后发现转速信号没有或者DEH与TSI转速信号不一致等情况。因此在分系统调试阶段,调试人员主要完成两方面的工作。首先是确保DEH系统和TSI系统相关参数设置正确,有些探头信号,需要转速在几十转甚至上百转之后才有显示(原因可百度,常识问题),因此冲转之前欧洲杯专家预测是很难保证转速信号是否正●!E分薇以げ饽茏龅木褪羌觳樽倌?槌菔⒘砍獭⑿藕爬嘈偷壬柚檬欠裾贰F浯我谧偬酵钒沧敖锥稳繁L酵钒沧罢罚逄酵防嘈停攵缘缥辛骱痛鸥惺教酵返奈锢硖匦裕谰莩Ъ宜得鳎髡锰酵芳湎兜取


我曾经遇到过的问题就是厂家对齿数未进行设置,机组冲转后发现转速一直没有,当然也遇到过转速量程设置错误的问题。安装方面遇到的最大的问题就是探头固定不牢固,在冲转过程中出现了松动,这些问题都是可以在前期工作中可以避免的。我在2017年一个现场遇到类似问题,当时DEH系统三个转速丢失一个,后来开会商量的结果是先冲转,以后再处理。其实这是严重违反相关规定的,国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》(以下简称《反措》)第8.1.3规定,“机组重要运行监视表计,尤其是转速表,显示不正确或失效,严禁机组启动”。


关于轴位和胀差,目前小机组一般都是各设置两个测点,大机组相对测点更富●!R晕灰莆壳靶』榈母趴鍪牵斡氡;ひ缘サ愣魑唷R簿褪撬担礁鲋嵯蛭灰浦灰幸桓龃锏搅硕髦稻涂梢苑⒊鐾;藕拧U饫锩娴奈侍馐窃黾恿瞬獾阄蠖募嘎剩比徽庖攘礁霾獾闳∮氲男Ч靡恍暇谷裙け;そ簿康氖恰澳晌蠖豢删芏薄●!斗创搿返9.4.3规定,“所有重要的主、辅机保护都应采用“三取二”的逻辑判断方式,保护信号应遵循从取样点到输入模件全程相对独立的原则,确因系统原因测点数量不够,应有防保护误动措施”。


位移和胀差限于部分机组测点设计稀缺的因素,可以采取单点保护动作的话,很多机组振动大保护也采取的单点保护就很难理解了。虽然这样可以最大程度的达到保证机组安全运行的目的,但是误动的几率会大幅度增加。在机组冲转和运行期间,最可能误动的保护就是振动大。振动大保护采用单点设计,即便加入了一系列的防止误动的措施,其实误动几率还是很大。


一般对于轴振和温度,可以采用其中任一动作值+相邻报警值的方式,这样可以将误动和拒动进行有效平衡。既保证了机组的安全运行,也保证了生产效益。一般大机组会采用这样的处理方式,但是我见过的一些新能源小机组普遍没有这样的设计,即便是开会讨论最后拍板的领导也会拒绝这样的方式。


保护试验一般采用物理试验的方法,要将各个试验测点进行满打信号,不能采取在卡件前短接的方式。遇到最多的问题是,汽轮机的振动测点由于过多,很多机组启动后某个振动大,处理的时候才发现就地测点与DCS内不符,造成了一些不必要的麻烦。这项工作考验的是调试人员的责任心,包括甲方在内对于参与保护的重要测点的核查应该全方位的投入。


除了保护试验,汽机冲转前机务专业要对现场进行全方位的检查。这其中就包括各辅助设备及系统分部试运转合格,给水管道、主蒸汽管道承压试验合格,液压控制系统试验合格,现场安全生产条件满足等。第一次冲转要做好充分的事故预想,建立健全领导责任制和现场指挥制度。我去过一个现场,锅炉灭火期间,机组采用滑参数运行,此时现场一些人员开始出现不同的意见。我的意见是,调试期间现场指挥权在调试单位,其他人员都是配合,要做的就是服从命令。


2、机组冲转

在所有的装备工作结束之后,锅炉点火,对管道进行暖管。机组进入启动阶段,基本的流程是,先将机组冲转到500rpm,进行暖机和摩检。同时欧洲杯专家预测也可以在低转速的时候进行一次动态的打闸试验,确保保护系统正?煽俊T500rpm暖机结束后,欧洲杯专家预测将机组冲转到第一个临界转速前的位置,再次进行暖机。暖机一定要充分,然后才可以过临界直到定速3000rpm。(暖机转速和暖机时间严格按照厂家提供的说明执行)

这里面的问题是,一些机组在第一次冲转的时候使用旁路系统冲转,也就是把主汽门和调门全开(或部分开),然后利用电动主汽门的旁路进行冲转。我去过几个小机组的现场,基本都是这样的操作。给我的解释是不放心液压控制系统,所以采用旁路来冲,不过一般冲到100rpm就切换到液压控制系统。


以前在大机组工作的时候,包括调阅了一些没有见过的机型,汽轮机手册当中都没有这样的说明。这应该是很多年经验的一个积累,不过我并不赞同这样的操作方式,原因有二。首先液压控制系统的性能不会比旁路门差,在对液压控制系统产生怀疑的时候其实也应该怀疑旁路门的性能。当然旁路门的设计一般流量较小,对汽轮机来讲安全性是有的。但是其二,由于小机组的旁路门都是悬空设计,而且是手动门,这个过程需要有个人在就地进行手动操作。这样的话,对于人身安全其实也是一个威胁。


一般大机组在冲转过程中一开始会使用主汽门进行控制转速,等到了一定的转速,会进行主汽门/调门的一个切换,这时候主汽门全开,调门接管转速的控制。这个过程中其实存在一定的风险,就是切换过程中如果某个调门出现故障卡死或者全开,就会对机组产生一定的危害。做好主汽门/调门切换前的准备,建立一定的事故预想是很有必要的。


定速3000rpm之后,电气和汽机专业要进行相关的试验。电气侧的试验都是常规试验,耗时长一些。电气侧主要进行发电机空载试验、高压定相及回路检查、发电机PT测量、自动励磁调节装置试验、假同期试验等。这个过程中的操作主要是电气人员进行,但是热控专业和电气专业要做好配合,比如假同期试验期间,要尽量两侧(电气侧和DCS侧)都断开并网信号,避免造成非同期并网或者真并网的事故发生。


汽机侧在这个过程主要对机组运行参数进行检查,对热力系统、空冷器、油系统等进行全面检查,为机组并网做准备。在此期间,不建议做超速试验,不过可以做一下打闸试验,再次检查机组的保护性能。


3、机组并网

在试验结束之后,机组可以进行并网阶段。并网前,要将之前试验阶段的措施恢复,将两侧断开的并网信号恢复,电气侧尤其要注意将一些试验期间的连接线拆除。我在陕西一个项目,当时电气人员做完试验之后,同期柜一根电缆未拆除,造成了后来的一次非同期并网,引发了一起事故。

并网过程中,调门幅度会有一定增加,并且带上一定的初负荷,并网后机组会转入阀位控制。并网结束,电气侧会进行相关试验,试验结束,继续升负荷,直到满负荷,代表着并网工作的结束。并网一段时间后,可以进行机组的超速试验、甩负荷试验、严密性试验等。这里要说明的问题是,很多机组不愿意进行甩负荷试验,或者只进行50%甩负荷试验,这其实是非常错误的●!斗创搿23.1.3明文规定,“新机组投运前或机组大修后必须通过甩负荷和过速试验,验证水压上升率和转速上升率符合设计要求,过速整定值校验合格●!


甩负荷试验并不可怕,它其实是验证机组调节性能最重要的一个环节。正常情况下,甩负荷之后,机组稳定在3000rpm,如果出现特殊情况,就会进一步考验欧洲杯专家预测的超速系统。关于超速试验,机械超速试验是最麻烦的一个,欧洲杯专家预测要经过至少两次试验,找到飞锤的动作为止,这个过程要做的就是随时手动打闸,同时要讲DEH超速保护设定到3300rpm之后的某个范围。一般机械超速不应该超过3360rpm,否则就可以视为不合格。而严密性试验主要看汽轮机的惰走时间,这个试验往往也会被忽略,而机组严密性不好会造成机组飞车等严重事故的发生。


关于并网后的其它操作,大小机组会有很多的不同,比如大机组会有单阀/顺序阀的切换,而小机组只有一个调门。关于单阀/顺序阀切换,前段时间在一次面试过程中,我问对方你们一般是什么阀工作模式,对方跟我说是单阀,因为领导害怕切顺序阀有问题。我调看了一些机组的逻辑设计,一般到了一定负荷,DEH都会进行单阀/顺序阀的自动切换。其实很多时候,作为专业人员,应该向一些非专业人员解释清楚,阀切换的目的是为了将来更高的效益,不能因为有担心就放弃这样一种工作模式。在非专业人员面前,专业人员要学会直立行走●!


在机组并网到机组进入168小时考核之前,机组的各项保护、自动、联锁要投入正●!G岸问奔湮胰チ艘桓鱿殖。橐丫诵幸欢问奔洌樽远恫簧衔铱梢岳斫猓胰ゾ褪墙饩稣飧鑫侍獾摹5牵榈谋;ひ膊煌叮业慕馐褪呛ε卤;ざ鳌1;ご嬖诘囊庖宀痪褪窃诮艏北U匣榈陌踩?我看到一些机组保护自动没有投入就完成了考核,这样的结局只会是给自己将来的安全运行带来隐患。当然,大机组表现的好一些,问题多出在小机组,特别是最近几年发展起来的新能源机组,由于现场人员水平较低,造成的问题较多。


关于保护、自动和联锁的问题,很多文章中都做了说明,在这里不再进行赘述。


在进入168小时考核之后,调试人员要尝试着对机组参数进行优化,这阶段其实可以灵活处理很多问题。比如自动调节参数的整定,现场缺陷等。有些现场考核阶段不允许处理任何问题,这个其实也不要太死板,毕竟调试阶段就是暴露问题、解决问题的阶段,尤其作为甲方来说,应该拿出更大的力度在调试阶段进行“找问题”,以提高机组未来的工作性能●!


补充说明

目前国内大机组建设的脚步放缓,不过一些新能源机组的建设如火如荼。目前的情况是,很多小机组人员技术水平很难适应机组发展的需要,这就要求在机组调试期间,业主人员需要向调试人员多学多问。一般情况下,调试人员的技术水平都要高出现场人员一个档次,当然我也经常遇到浑水摸鱼的情况。所以,选择一个负责任的调试队伍,对于整个机组的建设和未来的运营都大有裨益●!
作者:猫 不捉老鼠

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