提高汽轮机超速遮断装置的可靠性2009-5-7.ppt

陡河发电厂设备部汽机专业大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂提高汽轮机超速遮断装置的可靠性提高汽轮机超速遮断装置的可靠性QC成果发布人：刘建生 2009年5月1陡河发电厂设备部汽机专业QC小组， 主要成员是汽机专业点检专工，为了解决 生产中设备出现的各类问题，有针对性地 对设备问题组织研究，并提出改造方案， 组织检修公司予以落实，解决生产中的各 种问题，为各种设备问题提供技术支持， 保证我厂各机组的安全稳定运行，发挥了 重要作用大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂一、设备部汽机专业QC小组简介2大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂一、设备部汽机专业QC小组简介QC小组基本情况：姓名姓名年龄年龄职务职务职称职称受受QCQC教育时数教育时数分工分工 刘建生刘建生3131点检员点检员工程师工程师9090组长组长任任 萍萍4545点检员点检员工程师工程师9090组员组员陈海峰陈海峰3535点检员点检员工程师工程师7272组员组员刘小会刘小会3636汽机副队汽机副队工程师工程师7272技术指导技术指导张海鑫张海鑫3131点检长点检长工程师工程师7272技术指导技术指导 申连科申连科4545点检长点检长工程师工程师7272技术指导技术指导成立时间2005年2月人员组成取得成绩QC成果多次获得省、市及厂级质量成果奖活动次数自2005年成立以来，活动10次本次课题类型本次课题名称提高汽轮机超速遮断装置的可靠性注册时间2009年2月攻关型注册编号200902023大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂汽轮机DEH系统运行现状陡河发电厂#5-#8机组为哈尔滨汽轮机厂产200MW机组，机组采用液压调节系统对机组转速负荷进行控制，为了响应电网要求，提高机组调节系统的动态响应能力，提高机组负荷调节品质，于2001年至2005年在机组大修中对4台机组进行了DEH改造，在机组投入运行后发现机组保护系统存在AST、OPC保护油压不稳，ASP监测油压波动现象频繁的现象，给机组安全可靠运行带来很大威胁。

二、选题理由4大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂二、选题理由原超速遮断装置存在问题，在机组正常运 行中经常出现AST、OPC油压降低，ASP 监测油压突变，严重影响机组的安全稳定 运行决定对采取措施，对机组超速遮断装置进 行改进，提高超速遮断装置的安全性和可 靠性，满足机组安全稳定运行的要求汽轮机保安汽轮机保安 系统要求系统要求系统现在存系统现在存 在的问题在的问题课题选定课题选定汽轮机调节保安系统要求超速遮断装置在 机组正常运行中安全可靠，在机组超速和 其他事故状态下快速响应，及时按要求遮 断汽轮机，停止汽轮机的运行5大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂系统在启动阶段AST和OPC油压低或不能建立保护油压DEH系统正常情况下AST油压为14MPa，如果DEH不能正常挂闸，保护油压不能建立，执行机构就不能动作，机组无法正常启动在设备故障时对机组AST模块进行检查发现AST电磁阀下部密封挡圈和密封胶圈损坏，导致该处密封间隙漏油，系统AST油压不能建立5-#8机组原AST模块多次发生类似故障，导致机组不能正常按时启动，影响机组并网带负荷，在厂内及电网造成了不利影响由于AST模块和OPC模块之间装有单向阀，AST油压故障会连带OPC油压故障。

三、现状调查陡河发电厂#5-#8机组在DEH调节系统改造后，多次发生机组在启动挂闸阶段DEH调节系统不能复位，经过对系统高压抗燃油系统和低压保护油进行检查，发现故障均发生在超速遮断装置的AST模块和OPC模块上DEH系统机组启动或运行中主要存在以下问题：6大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂三、现状调查在运行中如果只是OPC油压低或持续下滑，一般是OPC电磁阀的密封挡圈和胶圈泄露造成的，OPC油压的降低或跌落，会导致机组高中压调速汽门瞬间关闭，直接影响机组的安全可靠运行系统在运行阶段AST和OPC油压持续下滑或跌落在机组启动阶段机组油压尚可，但在以后运行中，由于AST电磁阀在14MPa的高压作用下，密封挡圈和胶圈被挤出，导致泄漏间隙逐渐加大，AST油压在运行中逐渐下滑由于在10MPa左右，各主汽门、调节汽门卸荷阀会动作，导致汽门关闭，机组停机，所以在运行中AST和OPC油压的持续下滑或跌落，也会直接影响机组的安全可靠运行7大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂ASP检测油压异常在机组运行中多次发生ASP油压持续升高或降低现象，严重的影响机组运行的可靠性为了监视AST模块4只电磁阀的好坏，在系统中专门设计了一路监测油压，参见AST控制块原理图，监测油路设置了一条带2个节流孔的旁通油路，并安装了一只压力表和2只压力开关，可以通过ASP监测油压来判断电磁阀工作是否可靠。

假设系统油质和系统清洁度达到了要求，油路节流孔畅通无堵塞，ASP油压升高可以判断为下部通道2只电磁阀至少有一只存在泄漏，反之，ASP油压降低可以判断为上部通道部2只电磁阀至少有一只存在泄漏虽然AST油压可能并无变化，但失去了一个通道的保护也会极大的降低了系统的可靠性三、现状调查8大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂四、目标设定陡河发电厂先后对#5-#8四台机 组进行了DEH调节系统改造，均采用 的是双模块的超速遮断装置，故障发 生的位置基本相同，因此可以判断该 超速遮断装置控制模块存在问题 此次QC小组活动的目标为分析超 速遮断装置故障发生的原因，并提出 合理的改进措施，以提高机组起停和 运行中的安全可靠性，将超速遮断装 置的故障次数降为0目标设定目标设定9大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂原超速遮断装置AST和OPC模块均采用 STLING GS0606大口径电磁阀，其外观模型 如图所示电磁阀上部为电磁控制机构， 由控制系统进行控制，一般设置为带电打 开，失电关闭电磁阀为直插式安装，下 部采用聚四氟挡圈和氟橡胶圈组合密封， 用于隔离高压油和排油腔室上部采用一 道氟橡胶圈密封，防止高压抗燃油外漏。

五、原因分析密封胶圈组合密封10大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂原超速遮断装置组成结构AST控制块外观如图所示，共有四只直插式的AST电磁阀，采用两或一与的逻辑进行布置共有2个油口，一路为高压AST油路，一路为遮断排油五、原因分析11大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂OPC控制块外观如下图所示，共有2只直插式的OPC电磁阀，采用两或一与的逻辑进行布置共有4个油口，分别为压力油入口，OPC油口，AST油路和遮断排油其中压力油口为抗燃油母管14MPa压力油，通过1.1mm节流孔向OPC控制块进行补油，以在机组挂闸阶段快速建立保护油压五、原因分析12大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂原超速遮断装置AST和OPC模块所用STERLING GS0606电磁阀安装如图所示，电磁阀采用直插方式装入，上部油口为压力油口，下部油口为遮断排油下部电磁阀和控制块的结合部分为径向密封，由于电磁阀采用螺纹方式进行安装，对控制块底扣螺纹的要求很高，同时还要保证螺纹部分和下部的密封面有更好的同心度为了保证电磁阀的顺利装入，在下部的一般留有0.20mm左右的密封间隙由于在加工和安装中存在误差，安装中会造成总间隙偏向一侧，就会在电磁阀的挡圈和胶圈的结合密封处产生很大的压差，如果超过组合密封承受的极限，就会将其压出，导致压力油泄漏。

五、原因分析13大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂特别是在机组挂闸时，电磁阀突然关闭，大量的抗燃油由压力油来油进入，瞬间作用在组合密封处，将对组合密封产生很大的冲击力，造成组合密封被冲出，甚至断裂在机组运行中，由于装置温度，油压波动等原因也会造成密封装置泄漏逐渐增大，造成油压持续下滑，该机组稳定安全运行带来威胁因此，电磁阀组合密封在挂闸打闸时损坏是超速遮断装置故障的主要原因五、原因分析14大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂虽然可以找到超速遮断装置故障的原因，但由于设计加工方面存在一定的局限性，如果不改变结构，从工艺上并不能彻底解决故障产生的根源实践证明也是如此， 即使采用了先进的数控车床进行加工制作，也不能消除这一故障 五、原因分析Stling电磁阀压力油路遮断排油15大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂五、原因分析加工运行设计安装设计方案考虑不周结构不合理机组挂闸操作加工设备陈旧机组打闸操作加工工艺差超速遮断 装置故障加工人员水平低操作步骤不 符合要求工具使用不当尺寸配合存在问题安装工艺不良16大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂六、要因确认根据机组超速遮断装置的实际情况，QC小组成员对11条末 端因素共同研究，对超速遮断装置故障的要因进行了确认。

1.尺寸配合存在问题，如果控制块各部件尺寸配合间隙偏大，就会造成阀体 泄露，经过对各部件间隙配合情况进行检查，确认无问题，因此不是要因2. 设计结构的不合理是各种故障的根源所在，如果设计不能满足要求，就会 直接影响成型设备的使用因此是要因3.设计方案考虑不周，该设计方案和流程是国内外较为成熟的设计方法，经 过多年实践检验，因此不是要因4.加工设备陈旧，不能满足精加工的要求，加工厂家采用先进的数控车床后 ，超速遮断装置故障并没有得到改善，因此，此条不是要因5.加工工艺差也会导致也会导致设备的可用性降低，对加工后的控制组件进 行测绘检查，各处尺寸，光洁度符合设计要求，因此，此条不是要因6.加工人员水平低，采用先进的加工工艺，采用数控编程加工，排除人为故 障因素，因此此条不是要因17大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂六、要因确认7.安装工艺不良，为了达到安装要求，指派技术素质较高的检修人员进行组 块的装配安装工作，重复多次仍不能满足要求，因此，安装工艺也不是要因8.工具使用不当，在装配安装中采用了各种安装找正方式，故障现象仍然存 在，因此不是要因9.机组挂闸操作存在问题，机组挂闸次数过多会对超速遮断装置的密封装置 造成冲击，使密封部位出现泄露，造成保护油压降低，但在机组启动前进行多次 挂闸试验是检验该装置的一种手段，无法避免，因此不是要因。

10.机组打闸操作存在问题，机组打闸次数过多会对超速遮断装置的密封装 置造成冲击，密封部位出现泄露，造成保护油压降低，但在机组启动前进行多次 打闸试验是检验该装置的一种手段，无法在运行操作上避免，因此也不是要因11.操作步骤不符合要求，经过对操作过程进行检查，并与厂家进行联系核 对，证明各种操作均无问题，因此不是要因18大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂六、要因确认要因确认表：序号原因描述是否要因1控制装置尺寸配合存在问题不是要因2部件设计结构的不合理是要因3设计方案考虑不周不是要因4加工设备陈旧不是要因5加工工艺差不是要因6加工人员水平低不是要因7安装装配工艺不良不是要因8装配工具使用不当不是要因9在试运中机组挂闸操作次数过多不是要因10在试运中机组打闸操作次数过多不是要因11运行人员操作步骤不符合要求不是要因★19大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂由要因确认表可以看出超速遮断装置设计方案不成熟，系统不完善，是汽轮机组超速遮断装置故障的根本原因七、制定对策根据要因制定对策：因此，消除汽轮机组超速遮断装置故障应对设计方案重新进行选择，并利用检修机会对设备进行改造，提高机组超速遮断装置的安全性和可靠性。

20大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂八、对策实施为了彻底解决超速遮断装置的缺陷，与厂家协商改为了二级插装 阀的结构，其结构如图所示其中电磁阀作为一级控制机构，通过油 路控制二级插装阀 一级电磁阀作为二级插装阀的控制机构，当机组挂闸时，电磁阀 关闭，由0.6mm节流孔来的压力油被截止，形成一级控制油路，产生 控制油作用在插装阀的阀芯上部，阀芯在油压和弹簧力的作用下关闭 ，保护油至遮断油路封闭，保护油压得以建立由于电磁阀的控制油 压来自于0.6mm节流孔，所以在机组挂闸时是电磁阀处的控制油一个 逐渐充油、升压的过程，不会对电磁阀下部的组合密封造成瞬间冲击 ，避免了组合密封在机组挂闸时的受冲击压力损坏二级插装阀用于控制机组。