调门330MW机组高加解列故障的分析及解决

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  摘 要:高加解列是一种复杂且常见的汽轮发电机组实际问题,对机组的安全高效运行具有重要的影响。该文针对大唐清苑热电厂6调门330MW机组高加解列问题进行故障分析,找到了问题症结所在。然后,不仅给出了故障出现时的应对策略,而且给出了防范措施与建议。这对提高6调门330MW机组运行的安全高效性具有一定的借鉴意义。
  关键词:6调门 330MW 供热机组 高加解列 分析及解决
  中图分类号:TK26 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)09(c)-0077-03
  大规模新能源并网使得火电机组的安全高效运行问题变得越来越重要[1],尤其是对于火电厂降低发电煤耗提高上网竞争价格显得非常迫切。供热机组在冬季供热时的效率要显著高于一般的纯凝机组,因此,目前的供热机组不仅仅包括200MW级别机组,还包括300MW级别和600MW级别的机组[2-3]。所以,许多新建热电厂都是300MW级别以上的机组,进而300MW级别的安全高效运行成为很多研究者关心的问题。汽轮发电机组高加解列是一种常见的机组问题,由于其不仅涉及很多相关因素而相当复杂,并且对机组的安全高效运行产生影响,因此是研究者比较关系的一个研究重点之一[4-5]。出现此故障的机组从300MW级别到1000MW级别,涉及参数从亚临界到超(超)临界,甚至也有核电机组,包括了国内目前的大多数主力机型[6-9]。文献[4]通过对华能大连电厂二期美国西屋公司350MW汽轮发电机组负荷210MW时手动逐一解列高加,定性分析工况要点,总结出了一些经验,优化了高加保护动作的处理措施。文献[5]对600MW双列高加核电机组热力系统进行了建模,基于热力学第一定律,根据质量单元方法建立起的汽水分布方程,对600MW机组调试试验时一列高压加热器解列对机组经济性的影响进行了计算和分析,可以看出机组在解列前与解列后的经济性的变化,以方便在运行工况下使方程能够指导现场的运行,为机组进行在线运行和节能分析提供了计算和分析工具。文献[6]为了研究切除高加对机组热力性能的影响规律并给出指导建议,首先开展了实际运行机组的高加投退实验,然后利用锅炉/汽轮机运行数据对运行工况下退出高加的方案进行了理论计算与分析,结果表明:退出高加后,给水温度迅速降低,排烟温度随之降低,保护了除尘器安全;每退出一级高加,给水出口温度降低约30~40℃,排烟温度则降低10~15℃;然而从机组的经济性角度看,虽然退出高加后锅炉热效率略有上升,然而机组总体热效率大幅下降,供电煤耗上升2~8 g/kW·h,按年切除高加运行1 000 h估算,年燃料费用将上升34~100万元。文献[7]详细介绍了国产600MW机组满负荷高加解列时的影响点,对各个影响点加以分析,并对满负荷高加解列时提出应对的策略。文献[8]简要介绍了福建大唐国际宁德发电公司国产660MW超超临界机组高加系统的解列过程及解列后的运行调整,针对解列过程及解列后出现的一些问题进行了分析,并提出了解决方案。另外,对高加事故解列后的机组状态、运行操作的重点及需要注意的问题提出了自己的想法。文献[9]对潮州电厂1000 MW超超临界压力机组在协调方式下单侧高加解列后的参数进行了分析,指出了在高负荷单列高加解列后的处理要点;并且指出了单列高加解列后的危险点,针对这些危险点有针对的进行了分析,在出现高负荷单列高加解列后,做出提前的干预,以防事故扩大化。文献[10]将目前的节能分析方法定义为结合汽轮机变工况计算的大扰动法和线性化处理的小扰动法。以国产600MW凝汽式机组为例,选取小扰动中影响较大的1号加热器解列,分别用变工况计算和小扰动矩阵法得到两类方法的热耗率相对误差仅为0.1473%,发现了在扰动较小时完全可以使用小扰动法进行分析,摒弃了以往研究仅限于理论分析的缺点,用定量计算验证了小扰动法的可用性,对电厂热经济性分析方法的研究具有重要意义。
  近几年,6调门330MW机组目前在国内300MW级别机组类型中占有一定的比例。本文针对大唐清苑热电厂6调门330MW机组高加解列问题进行故障分析,找到了问题症结所在。然后,不仅给出了故障出现时的应对策略,而且给出了防范措施与建议。这对提高6调门330MW机组运行的安全高效性具有一定的借鉴意义。
  1 问题概述
  1.1 现场实际案例概述
  大唐清苑热电有限公司#1、#2机组为上汽厂生产的330MW机组,其阀门管理及喷嘴数目布置如图1所示。与一般的300MW级别机组不同的是机组为6个高调门。
  2月1日00:06:30,停1号机组B给煤机,进行缺陷处理;00:09:06,E給煤机启动;00:11:30,E给煤机开始发生堵煤现象;00:12:50,E经过震打,E给煤机恢复正常运行;在整个过程中,随着B给煤机停止,主汽压力受到明显扰动,主汽流量下降,对应的三抽压力随之下降。由于三抽压力下降(1.10 MPa),三号高加内部分饱和水以蒸汽的形式存在,使三号高加内出现汽水共腾的水位变化,3个模拟量水位均发生变化,峰值在400 mm左右;在此过程中,#2、#3高加正常疏水门投入自动,自动调节过程响应良好,很好的避免了这次因为断煤发生的水位扰动;00:10:38操作人员注意到虚假水位问题,54号操作员站发出切除#3高加正常疏水门自动的指令,#3正常疏水门自动随之切除,操作员通过54号操作员站手动调节#3高加正常疏水门,发出指令。操作员切除自动后先是将阀门开度指令由35%逐步关小至24%后,发现水位已偏高,逐渐将阀门指令开大至51%,#3高加危急疏水门卡涩,开大至51%的时间为00:12:29,即由于三号高加水位模拟量3个点,开关量3个点均动作,导致#3高加水位高,高加解列保护触发,切除高加。高加保护动作正确。本次为模拟量高三值3取2后与开关量高一值触发,保护动作正确,保护动作后水位开关高二值、高三值接连动作,更加印证本次模拟量动作正确。另外,在1月29日19:28,由于主蒸汽压力下降,三抽压力下降至1.15 Mpa,当时的进汽温度为194℃(通过查表得1.15 Mpa+大气压0.1 Mpa=1.25 Mpa,查表得饱和水温度为189.7℃)使三号高加内部门饱和水变为饱和蒸汽,从而造成虚假水位,但是由于对三号高加水位高保护进行修改(由模拟量三取中后再与定值进行判断,更改为模拟量先与定制进行判断再把三取二判断的结果与相应的开关量进行“与逻辑运算”,作为最终高加水位保护),有效地防治由于模拟量测量不准确导致的高加解列。但此工作仍需在#3高加正常疏水门的自动上进行深入研究,通过三抽压力的前馈微分作用,用于消除高加虚假水位的影响。   1.2 高加解列问题对机组的影响概述
  高加事故解列后对机组运行的影响:(1)汽机至高加的抽汽切除,这部分蒸汽继续在汽轮机内作功,因此机组负荷有一个突升的过程,同时汽机内部蒸汽通流量增大,转子所受窜动力增大,轴向位移增大,则推力瓦温度升高,高负荷时汽机承担超负荷运行的风险。(2)高排通流量增大,即再热器蒸汽通流量增大,再热器压力也有一个上升的过程,高负荷时可能造成再热器超压,安全门可能动作。(3)高加走旁路后,给水温度降低,对于锅炉汽温调节产生一大幅的扰动。同时过热器减温水温度亦下降,对温度调节也造成影响。(4)高加切除后高加至除氧器疏水切除,除氧器水位降低,可能造成因除氧器因水位低而超压,同时凝结水流量增大,凝泵电流增大,凝汽器热井水位降低,补水量应增大。综上所述,高加解列后必须关注机组超负荷,再热器超压,主再热汽温以及除氧器凝、汽器水位等问题。
  2 故障的及时处置方法
  此类故障发生时的现场及时处置方法非常重要。当机组发生故障时,热控人员对历史趋势进行分析、对保护逻辑与#3高加液位开关高一、高二、高三,3个平衡容器系统进行检查;配合设备部汽机专业处理#3高加危急疏水门卡涩的问题;与运行人员一起恢复投运高加系统。
  3 故障的分析
  3.1 故障机理分析
  本次高加解列前,高加系统曾出现过一次扰动,先分析一下本次扰动过程中,自动控制系统的动作情况与调节效果:(1)随着煤量扰动的发生,水位上升,阀门开度随之增大,整个过程动作迅速、准确,水位达到峰值时间点为:00:08:30);(2)随着煤量扰动的发生,水位上升,阀门开度随之增大,整个过程动作迅速、准确,阀门达到峰值时间点为:00:08:32)阀门到达峰值时间比水位到达峰值时间延迟2s,在两个趋势波形相似的情况下,说明系统调节速度快,动作正确,稳定性好;(3)随着煤量扰动的发生,#3高加正常疏水门开大,使#3高加水位上升,阀门开度随之增大,整个过程动作迅速、准确,水位达到峰值时间点为:00:08:40);(4)随着煤量扰动的发生,#3高加正常疏水门开大,使#3高加水位上升,阀门开度随之增大,整个过程动作迅速、准确,水位达到峰值时间点为:00:08:42;阀门到达峰值时间比水位到达峰值时间延迟2s,在两个趋势波形相似的情况下,说明系统调节速度快,动作正确,稳定性好。00:11:00,此时自动调节过程结束,投入自动的#2高加水位已经趋于平稳。而#3高加由于00:10:38解除自动,靠运行人员手动调整,#3高加水位模拟量267,运行人员关小#3正常疏水门;00:11:30,E给煤机开始发生堵煤现象,主汽压力受到扰动,主汽流量下降,对应的各段抽压力随之下降,模拟量水位随之上升。投入自动的#2高加调节性能良好;解除自动的#3高加,继续关小#3正常疏水门,至00:11:46分,水位上涨至285 mm,阀门开度22.77。随着#3高加水位升高,运行人员开始增加阀门开度,00:11:46~00:12:29,阀门实际开度由22.7上升至39.8,液位由285 mm上升至动作值435 mm。期间#3高加危急疏水门卡涩,未能打开,此时高加保护正常动作,解列高加。
  抛开本次事件,全面分析总结,有可能导致导致高加解列的原因如下:高加实际水位上升,高二值动作不成功或高二值动作联开危机疏水门,而危机疏水门打不开;高加内疏水段水位低,容易受压力影响发生汽化,使高加内产生出现汽水共腾的现象,水位测量不准确;自动调节参数不合适,相应速度慢,抗干擾能力差。
  3.2 故障的预防措施
  设备部汽机专业与控制中心机控班,在做好措施的情况下,对#3高加危急疏水门进行检修,确保危急疏水门动作正确。汽机点检长李彦海负责,2月13日前完成;发电部汽机运行高管牵头,汽机点检长、控制中心主管配合,考虑高加稳定运行、下端差等因素,继续摸索适合清苑公司的高加运行水位设定值,2月13日前完成;控制中心热控主管牵头,汽机运行高管、汽机点检长配合,联系大唐院东北所做好高加的扰动试验,确保负荷正常升降及给煤机断煤、磨煤机跳磨等扰动下,高加系统可稳定运行,并补充完善防止三号高加虚假水位的自动调节逻辑3月30日前完成;汽机点检长牵头、控制中心配合,采购带模拟量远传的磁翻板,结合机组停备时进行改造,增加一种可靠地测量方式,3月30日前完成;控制中心联系厂家及大唐院东北所,寻找如何解决抽汽压力低对平衡容器测量影响的问题,3月30日前完成。
  4 结语
  高加解列是一种复杂且常见的汽轮发电机组实际问题,对机组的安全高效运行具有重要的影响。本文针对大唐清苑热电厂6调门330MW机组高加解列问题进行故障分析,找到了问题症结所在。然后,不仅给出了故障出现时的应对策略,而且给出了防范措施与建议。这对提高6调门330MW机组运行的安全高效性具有一定的借鉴意义。
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