汽轮机调速保安系统的DEH改造

技术改进

汽轮机调速保安系统的D EH改造

周建宇

(大唐国际北京高井热电厂,北京100041)

摘　要:在对高井热电厂100MW汽轮机进行D EH改造的实践基础上,讨论了这次改造的方案特点,并介绍了改造过程。总结了改造中的经验,并提出了一些合理的解决方案和建议。

关键词:汽轮机;调速系统;DEH改造

中图分类号:TM621.6 文献标识码:B 文章编号:100329171(2007)0320021203

D EH Tran sform a t ion of S a fe ty Pr otect ion System

for Steam Tur b i n e Govern i n g

Zhou J ian2yu

(D atang I n tern ation al Beijing G a o jin g Cogenera tion Pow er P lan t,Beijin g100041,Ch ina)

Ab stract:Based o n the p ract ice to tran sfo r m100MW s team tu rb ine w ith D EH tech no log y,th is pap er d iscu sse s the characterist ics of the p lan of th e tran sfo r m at i o n,and in tro duces the p ro cess o f the t ransfo r m at ion.T h e exp eriences o f th e t ran sfo rm ation are summ arized,an d several ap p rop riate so lu t i o ns as w ell a s p ropo sit i o ns are p ut fo r w a rd.

K ey word s:steam turb ine;govern ing sy ste m;D EH t rasfo r m at i o n

高井热电厂投产于1960年,三期共装6台100 MW机组,其中1、2、5号汽轮机为原苏联列宁格勒金属工厂制造生产;3、4、6号汽轮机为哈尔滨汽轮机厂制造。随着我国电力工业的迅速发展,这些老机组早已退出主力机组行列,参与电网的频繁深调峰运行。由于原机械液压调速系统存在着先天的不足,经常因油质等原因造成甩负荷,虽然通过不断的设备完善改进和加强汽轮机油质控制,甩负荷现象大大减少,由原来的频发转变为偶发,但在电网管理标准日益提高的今天,越发不能适应其要求。因此,对这些老设备有必要继续进行技术改造,以满足运行调整需要,为今后实现机组协调控制做好前期准备。

由于北京大力进行环保治理,对燃煤电厂的改建增容方式受到严格控制,高井热电厂采取的多项环保改造措施中,其一就是更换整台汽轮机本体部分,增加对外供热能力,全面实现热电联产。结合汽轮机本体改造和D S改造的有利时机,对调速控制系统也进行了数字纯电调(D)改造。

自3年开始,利用大修工期,高井热电厂已成功完成了1～4号共4台汽轮机调速系统的D EH改造,其中EH液压部分的全部安装设计、施工组织及调试均由高井热电厂自行负责。改造后的机组目前运行稳定,效果良好,达到了预期目标。通过几年来的改造实践,摸索出一点经验,并采取了一些措施,在此进行一下总结。

1　D EH改造的方案选定

1.1　汽轮机纯电调系统的主要模式及特点

汽轮机数字纯电调系统取消了传统的机械液压调节器,采用测速探头作为测速元件,计算机作为数字调节器,电液伺服阀进行电液转换并控制液压,并控制油动机及调速汽门的开度,进而对汽轮机的转速、功率进行控制。所以纯电调系统很好地克服了原来机械液压调节系统存在的滑阀易卡涩、甩负荷、迟缓率大和调节特性不好等缺点。

汽轮机数字纯电调系统有多种不同模式,但多是由几种基本典型模式以不同组合方式组合而成,以下仅介绍较为典型的两种。

11　高压抗燃油纯电调方案

以高压抗燃油(减小油动机体积及系统容量)

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2

No.3　2007 华北电力技术 NOR TH CH I NA EL EC TR I C POW ER

C

EH

200

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作为调节系统动力油,油动机随调速汽门布置,做为执行器带动调速汽门进行调节。

这种方案的特点是:

(1)调节系统动力油自成一个独立系统,与机组透平油隔离开,因此,可保持较高的调节系统油品质,避免调节系统卡涩。但也使系统变得较为复杂,需设有单独的油站进行不间断供油,并在油量突变时保证油压波动在允许的范围内。由于系统的复杂化及对设备可靠性、维护检修水平的依赖,增加了设备事故的概率。

(2)每个调速汽门均由独立的高压油动机拖动,计算机通过各汽门独立的伺服阀,对油动机和调速汽门进行独立的调节控制,方便地实现了阀门管理,增加了调节和试验手段的灵活性。这个特点是采用高压抗燃油方案的主要目的和优点。

(3)因每个油动机随汽门布置,故采用耐较高温度的高压抗燃油做工作介质(一般采用人工合成的磷酸脂)。因这种油脂吸水性、溶解性、变质后的腐蚀性及对人体有微毒刺激等特性,增加了对设备、运行、维护检修的要求和难度。

(4)采用了许多进口元件部套,各种规格的密封元件、过滤元件等大量被使用,需要定期更换或返厂修理,增加了使用成本及备件管理的难度。11112　透平油纯电调方案

仍以透平油作为调节系统动力油,各调速汽门由一个共用的较大油动机通过凸轮配器机构进行分配拖动调节。

这种方案的特点是:

(1)调节系统与汽轮机润滑油系统共用油源及油泵,不需要设单独的供油系统。该系统较为简单,运行成本低,除了关键元件DDV外,没有特殊元件部套,故检修维护方便容易,可靠性较高。但也正由于油源共用,油质易受污染,可能会影响调节元件的灵活可靠。

(2)油动机及配汽机构是共用的,使设备结构较为简单。油动机以后的设备与原液压调速系统设备完全一样,较易实现低成本老机组改造,但无法实现各阀门的独立调节和管理。

(3)电液转换装置(DDV)精密且只装有1个,若发生损坏或卡涩,将会影响所有调速汽门的正常调节,有可能造成停机事故。

　高井热电厂纯电调系统的方案选定

　方案比较

综合对比这两种典型方案的优缺点,归纳如下:

(1)高压抗燃油系统功能先进,可实现阀门管理,运行方式灵活方便;透平油系统运行方式灵活性稍差。

(2)高压抗燃油系统油源独立,油质容易保证,但系统复杂;透平油系统油源共用,系统简单,但油质易被污染。

(3)高压抗燃油系统设备多,空间占用较多;透平油方案不需额外占用较多空间。

(4)高压抗燃油系统设备购买成本较高,改造工作量大,工艺要求高、维护成本较高,检修难度较大,比较适合较大型新机组;透平油系统购买成本相对低,改造工作量小,工艺较为普通,维护成本较低,适合不很复杂的中小型机组及改造机组。

1.2.2　方案选定

结合高井热电厂机房布局空间、资金、目标要求和调速系统与汽机本体一同更新的特点,以及润滑油系统不同的改造方案,综合考虑上述优缺点,最后选定如下方案:

(1)1、2号机采用透平油纯电调方案。

(2)3、4号机采用高压抗燃油纯电调方案。2　高井机组D EH系统简介

211　3、4号机高压抗燃油D EH系统

数字电调部分:由测速元件与计算机系统组成。可根据设计程序,自动进行各种工况的综合处理,发出相应的电控制信号分别给4个调速汽门液压控制模块的伺服阀,去转换成液压信号。

液压调节部分:由伺服阀、高压油动机、过滤器组成。伺服阀接到计算机发来的控制信号后,转换成抗燃油液压调节信号,控制各自的高压油动机动作。

保安系统部分:由自动关闭器、危急保安器、危急保安器杠杆及滑阀、保安操作箱、薄膜阀、O PC(超速保护)滑阀、O PC及A ST(危急保安)电磁阀组成。自动关闭器使用高压抗燃油油动机做为开启动力,其他部套均使用透平油做工作介质。保安器各部套与原液压系统部套结构几乎一样,动作后由薄膜阀控制抗燃油A ST的泄油。A ST 及O PC由电磁阀控制,A ST平常带电,失电后汽机掉闸;O动作时带电,可以将调速汽门快速关闭,防止电气甩负荷时,汽机的转速飞升。

供油部分油站由油箱、主油泵、过滤器、再生器、蓄能器、冷却器、加热器等组成。

22 华北电力技术 NOR TH CH I NA EL EC TR I C POW ER N o.3　2007

1.2 1.

2.1

PC

EH:EH EH

为各用油部套供应高压动力用油。

2.2　1、2号机透平油D EH系统

1、2号机透平油电调系统的数字电调部分原理是相同的。所不同的是其电控制信号送到1个电液转换装置(DDV634)中转换成脉动油液压信号,控制油动机带动配汽机构及调速汽门动作。

保安系统部套结构原理基本与上述系统相同,动作后直掉主汽门而不再通过隔膜阀转换。

3　安装与调试

3.1　安装设计

高井热电厂4台机的D EH改造安装设计与施工组织均是自行完成的,设计院不提供相关设计。施工中发现了许多设备技术问题,如厂家提供的原理图存在原则性的错误,设备多处漏渗油,个别零件漏装以及设备未进行组合试验。另外,高井热电厂机房是紧凑型设计,D EH系统增加了许多设备,这些给首次进行的这种技术改造造成较大困难。考虑到最大限度提高调速汽门的关闭速度及油压稳定性,我们最后选定3、4号机的高低压蓄能器布置在8m运转平台机头的两侧位置,O PC、A ST模块及隔膜阀也布置在机头附近。EH油站则巧妙利用原6m处主油箱因改组合式油箱移至0m所空出的一点空中位置,搭设平台阶梯,改造成EH油站运转层。EH油管巧妙利用了原地板下的狭小空间。这个设计既满足了设备需要,也充分利用了有限空间,方便操作,同时达到美观效果。

1、2号机由于采用透平油电调方案,没有抗燃油设备,故布置起来比较容易。这里不再描述。

3.2　施工工艺

由于高压抗燃油电调系统使用了M OO G公司的伺服阀,对油质要求极高,最低合格标准为NA S5级,故对施工工艺要求也很严格,安装要求使用切管刀切管,尽量避免使用砂轮锯,但在实践中发现切口有严重的内翻边,氩弧焊前也要求焊口内外打磨合格。我们决定可以使用砂轮锯切割,但打磨后均要使用充足压力的压缩空气吹干净,再用酒精白布拉膛清擦。所有管道在与EH油站、油动机、模块、蓄能器正式焊接前,均断开,进行一次彻底的空气吹扫。所有焊口均采用全氩焊接,%透射探伤。

管道弯制必须采用冷弯工艺,部分需要小半径弯头的地方用特制胎具弯管或使用成品弯头。

上油前必须对油箱进行彻底清理,因油箱经过制造厂水检后可能会有较多存水和遗留物。清理人员进入油箱时应着干净服装和鞋子,注意检查封盖前是否有遗落物。我们在后续机组改造清理油箱时,没有人员进入,而是采用EH油冲洗的方法。先给油箱注入少量的EH油,打开油箱上盖,利用滤油机入口管吸取油箱各处的杂物,出口的干净油返回油箱并冲洗油箱内壁各处,这样清理的效果很好。

EH油系统循环冲洗前,要将系统内缩孔、伺服阀等全部拆下,同时开启2台主油泵加大流量,开启再生泵、循环泵及临时精密滤油机,加强油的扰动和过滤速度。由于抗燃油的比重较大(高于水),黏度较高(特别是低温),油中的杂质颗粒均处于悬浮状态,很难在油箱底部沉积并被滤油机入口抽走,再加上采用旁路式滤油方式效率极低,据外厂经验,新机通常要滤1个月左右才能合格,故这种方法在十分紧张的大修改造工期中是不可行的,因为汽机本体改造后期设备就位后,才能正式完成EH油管路施工,可用的时间只有一周,这期间还要完成EH油站的调试。为此我们制作了专用不锈钢临时油箱,每循环冲洗1天,就将油全部打入临时油箱,抽尽EH油箱底部存油及杂质,再用滤油机注油,这样每次都进行了100%的滤油。采用这种方法,极大提高了滤油速度。在后来的4号机改造时,仅4天就达到了合格条件。滤油合格后,就可回装缩孔伺服阀,更换油动机、主油泵出口滤芯,进入调试阶段。

EH油站及系统各处油压整定完成后,送电调试前可以用电池对伺服阀线圈通电,检查各油动机、汽门的开关是否正常。

透平油电调系统的冲洗相对简单。管道经人工清理后均一头敞口,另一头接在系统油源管上,精密滤芯取出,各部套暂不进油。进行充分冲洗后油质初步合格后再进行正式安装。

3.3　出现的问题及解决方法

(1)抗燃油系统的A ST、O PC电磁阀使用的是美国产品,其内部密封较为特殊,但国内配套的壳体加工不太精密,电磁阀安装时即使很小心也会发生密封圈被切断情况,造成内漏异常,从外部判断较困难。即使发现后更换,也没有把握安装成功。下一步可以考虑将电磁阀壳体内尖锐棱角进行处理。

()抗燃油系统内的缩孔,厂家有时漏装,且由于未做过组合试验,其孔径多不合适,需要准备一

(下转第页)

100

EH 2

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使用寿命。高压开关的每一个零部件的加工和工艺缺陷、相互配合链接咬合都将直接影响到高压开关的机械特性。同时与操动机构配套的辅助开关、微动开关、减速器、接线端子等都有可能发生缺陷。这些问题,都是直接影响真空开关机械寿命的主要因素。所以,在高压真空开关的选型应用中,不宜轻信产品说明书的不实之词,应以实际试验报告为依据。

4.3　关于“免维护”的问题

当前,在对真空开关的广告宣传、产品样本及使用说明书中,普遍谈到该产品“免维护”一词,实际上这是不现实的。从结构上来讲,真空开关都是由上百种零部件组成,这些零部件的材质选型、工装、工艺、检验等各个环节都关系到整体产品的电气和机械性能。另外,据有关文献报道,真空开关设备的绝缘故障在我国运行中高压开关设备缺陷统计中占较大比例。因此对厂家的宣传应有正确地认识,具体制订可行的、严格的的维护和检修制度,强化平时的维护检查,发现隐患,及时消除缺陷,严格执行预试规程要求,保证检修到位,确保检修和试验的质量,提高设备健康水平,保证设备的安全运行。参考文献

[1]DL ?T 403—200012～40.5kV 高压真空断路器订货

技术条件.

[2]王远璋.变电设备维护与检修作业指导书.北京:中国

电力出版社,2005.

收稿日期:2006212225

作者简介:刘天胜(1964-),男,电气专业助理工程师。

(上接第23页)

些缩孔备件和小钻头,根据试验情况随时加工试验。

(3)在2号机透平油电调调试时发现,O PC 试验动作时经常引起A ST 掉闸,经分析是由于A ST 、O PC 的油源均取自精密滤网后,O PC 动作泄油产生滤网后油压低脉冲并引起A ST 误动。这个脉冲由于很窄,从盘式压力表上观察不到。我们首先减小O PC 泄油缩孔,目的是减少O PC 动作的泄油量和油压降低幅值,但经试验后仍效果不好。后将A ST 油源改至精滤网前,并自行设计安装单独的精滤网才得以解决问题。

(4)4号机运行中曾出现一个调速汽门涨负荷时开不上去的现象,多次活动后开度越来越低。原准备将其强制关闭退出使用,但关闭过程中发现汽机1号轴瓦轴振迅速升高,被迫又开启汽门。由于担心运行中汽门开度越来越低,汽机被迫在高振动下运行,故利用周末消缺进行了停机检查,发现是EH 油动机活塞顶部限位顶杆退扣造成。4　结论和建议

经过运行考验,改造后的电调系统稳定,没有再出现负荷不稳和甩负荷的情况。下一步会对剩余2台机组继续进行改造。同时改造后的维护检修工作也提到最重要位置。先进的设备是一个双刃剑,使用它的人也需要具备先进管理与维护水平,否则就会伤到自己。所以我们正在积极完善改造设备的各项管理工作。制定设备管理标准、编制检修工艺规程,制定检修维护项目标准。

由于设备较为复杂,厂家资料严重缺乏,各种配件密封件五花八门,规格众多,厂家众多,给将来的检修维护造成很大困难。必须通过耐心细致的工作,才能把它搞好。这也是我们下一步工作的重点。

收稿日期:2006212220

作者简介:周建宇(1962-),男,工程师,现任高井热电厂检修公司副经理兼总工程师。

消息

我国首座高温气冷堆核电示范工程进入实质建设阶段

2006年12月25日,华能山东石岛湾核电有限公司股东出资协议书和章程在北京钓鱼台国宾馆签订。此举标志着高

温气冷堆核电示范工程取得实质性进展,标志着我国首座高温气冷堆核电示范工程正式启动,进入实质建设阶段。

根据协议,中国华能集团公司、中国核工业建设集团公司、清华大学分别出资4715%、3215%、20%,成立华能山东石岛湾核电有限公司,负责投资、建设、运营华能山东石岛湾核电站20万k W 级高温气冷推核电示范工程。该工程厂址位于山东荣成石岛湾,建成后设备国产化率将达到%以上,工程总投资约3亿元。

高温气冷堆是国际公认的具有先进技术的新型核反应堆,我国的高温气冷堆研究技术处于国际领先地位。其主要特点是固有安全性能好、热效率高、系统简单。目前己成功地建设了M W 实验电站,并完成了多项安全性实验工作,在向商业化转化的过程中,得到国家有关部门的大力扶持。

本刊编辑部供稿

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