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某核电厂汽轮机机械超速远程注油试验失效分析
作者:钱柜999老虎机手机版 来源:www.sdsfkj.com 发布时间:2020-03-13

 摘要:汽轮机机械超速跳闸(MOST)装置能够实现在无电信号参与的情况下达到保护汽轮机的目的。为验证MOST的功能可用,在功率运行期间需要定期进行远程注油试验,试验过程中需要采集相关压力信号以确认试验合格。而压力信号的可靠性将影响试验结果的判定,甚至导致意外停机。本文以同型号机组MOST远程注油试验过程中出现的异常现象为切入点,分析探讨提高该类试验可靠性的优化方向,也为后续机组的设计改进提供参考和借鉴。

 
    浙江某核电厂一期工程汽轮机采用日本三菱重工技术,汽轮机为单轴、四缸、六排汽的反动凝汽式核电汽轮机,额定功率1251MW,额定转速1500r/min。为防止汽轮机超速,设置了超速保护控制(107.5%)、机械超速保护(110%)和电气超速保护(111%),其中,机械超速和电气超速在机组功率运行期间每月执行1次试验。本文从机械超速跳闸(MOST)远程注油试验时发生的压力信号异常而导致试验失败的案列出发,分析压力信号在该类试验中的重要性.并提出优化方向。
 
MOST原理
    该核电厂汽轮机MOST装置安装在汽轮机主油泵轴的末端。包括带压缩弹簧和注油孔的偏心飞锤、脱扣扳机、滑阀、危急跳机活塞阀、就地复位手柄、远程复位装置、节流孔板、试验气通涡街阀以及相关的仪表和管线等[21O如图1所示。
汽 轮 机机 械超 速 跳 闸 原 理 图
    机组正常运行时,飞锤的弹簧力大于飞锤的离心力,飞锤受弹簧约束不会飞出。当汽轮机实际转速上升到MOST的设定值时.飞锤将克服弹簧阻力从小孔中飞出,撞击脱扣扳机,打开滑阀,自动停机油排出。危急跳机活塞阀由自动停机油压保持在关闭状态,当自动停机油排出后,危急跳机活塞阀开启,危急跳机油排出,危机跳机油压低导致所有汽轮机进汽阀关闭.汽轮机停机。
 
2  MOST远程注油试验
    MOST远程注油试验是通过高压油冲击飞锤,使飞锤飞出撞击脱扣扳机,危急跳机油排出.危机跳机活塞阀打开,EH油压(图,的P3处)释放131。具体试验步骤如下:
 
2.1试验步骤
    1)在试验选择模式界面中选择“机械超速"o
    2)操作‘'MOST试验闭锁”按钮,使SV-MOST(SV125)涡街阀(S-1)通电,关闭(Pi)处的危急跳机油至(P3)处的排油.以防止在试验中由于危急跳机活塞阀开启,关闭汽轮机进汽阀。
    3)为了确认以上MOST试验闭锁状态,在EH油管路上安装了2个节流孔。2个节流孔之间的压力(P4)比危急跳机油压(P1)设置的稍低(相差约3.5MPa)。在MOST试验闭锁动作时,(P3)处的压力等于(P4)处的压力。差压开关DPS-DMOST (PDS072 )捡测(P1)和(P3)之间的压差,用来在主控界面指示“正在进行MOST试验”。
    4)通过持续按下‘.试验投人”按钮,SV-OST(SV044)一直带电开启。MOST试验油供到飞锤的下面。MOST试验油压冲击力大于弹簧约束力时,飞锤飞出。
    5)当飞锤飞出时,通过PS-MOST2 (PS026 )检测到MOST自动停机油压减少。
    6)自动停机油压减少使危急跳机活塞阀开启,危急跳机油压(P3和P4)与排油压力相等。PS-MOSTI (PS073 )检测到危急跳机油压减少,操作员也可以通过PS073的指示来确认系统正常。
 
2.2试验复位
    I)释放“试验投人”按钮。
    2) SV-OST (SV044)失电关闭,到飞锤的MOST试验油管路关闭。
    3)通过操作“试验复位”按钮,汽轮机复位涡街阀(SV-OSTR) (SV090)通电开启;汽轮机远程复位装置动作,机械超速跳闸装置复位;限位开关(ZS051 )检测汽轮机的复位状态;自动停机汕压回到正常值.危急跳机活塞阀关闭。
    4)危急跳机油压(P3和P4)回到‘.试验投人”操作前的值(通过PS073判断)。
    5) SV-MOST (SV125)的S-1失电,S-2带电。SV-MOST的两端压力(P1和P3)相等,差压开关DPS-DMOST (PDS072 )检测到SV-MOST复位。"MOST试验闭锁”状态指示消失。
    6)在试验选择模式界面中,选择“模式选择切除”按钮,由试验模式回到正常位置。
 
MOST远程注油试验失效分析
    同类型机组中发生过两次因压力信号异常导致MOST远程注油试验失败的案例,其中.例导致汽轮机跳机。MOST远程注油试验过程中,压力相关信号的变化见表1,
MOST远程注油试验过程中的压力信息
3.1差压开关DPS-DMOST‘PDS072)异常,导致试验不成功
    故障现象:执行完毕2.2节中的步骤3)之后,步骤5)中的差压开关PDS072没有按照预期复位(对应表I中的状态5),无法通过压力信号(PDS072)确认MOST功能是否恢复正常。
    处理过程如下:I)实验室校验差压开关PDS072,正压侧打压大于13MPa,负压侧对大气。校验动作30次均动作正常;2)检查差压开关PDS072对应卡件通道,模拟动作30次.通道响应正常;3)检查三通涡街阀SV125线圈阻值、绝缘均正常;4)在图I中的P3处安装临时精密压力表,确认油管道压力正常;5)在表1中的状态1与状态2之间往返切换30次,差压开关PDS072均动作正常;6)通过执行20次MOST远程注油试验,前15次正常.后5次试验中差压开关PDS072没有复位,试验不成功;7)在实验室再次校验PDS072,单侧打压13.5MPa(模拟现场工况),10min后迅速释放压力,PDS072无法复位,轻轻敲击后,PDS072成功复位.重复多次后仍能复现;8)校验PDS072新备件,未出现上述异常现象。说明该压力开关在单侧高静压持续受压后,无法快速恢复形变,导致动作异常。经查询,机组调试期间在高压油还未可用时,为执行汽轮机汽阀试验,将SV12.5长期置于闭锁状态(即图1中PI处压力为13.5MPa, P3压力为0),导致PDS072长期处于单侧高静压环境,更换新备件后.运行3年未出现异常。
3.2压力开关PS-MOST1(PS073)异常,导致汽轮机停机
    故障现象:执行完成2.1节中的步骤6)之后,压力开关PS073应该处于表1中的状态3.即值为1。而实际PS073(流为I)仅保持0.2a后就自动复位了。执行完毕2.2节中的步骤3)之后,由于PS073信号已经提前复位(实际图1中P3处油压还未恢复),逻辑中自动将SV125解锁(图1中P1与P3连通),危急跳机油排出,导致危急跳机油压低.汽轮机停机。
    处理过程:1)审查压力开关PS073最近校验记录和通道回路检查记录.均正常;2)检查与PS073同卡件的其他信号通道均正常;3)检查试验过程中,对应机柜处理器和卡件无异常报警;4)机组挂闸后再次执行3次MOST远程注油试验,均成功;5)由于短时无法复现故障现象.机组正常启动运行,待停机检修窗口再次进一步排查,同时在MOST试验程序中增加操作前后对PS073状态的确认步骤,避免PS073的再次异常。PS073长期工作压力为13.5MPa.动作值为‘3.9MPa.工作压力和动作压力相差较大,不排除感压元件疲劳引起设定值瞬间异常的可能。
 
4    MOST远程注油试验优化方向
    由试验过程可知,油压信号的响应是判断试验是否成功的标志,同时油压信号异常也将导致试验提前解锁,进而引起汽轮机停机。针对压力信号的重要性.提出以下优化方向。
4.1差压开关的改进
    由4.1节的分析可知,差压开关PDS072长期处于单侧高静压环境将影响其动作的灵敏性。机组正常运行期间仅在MOST定期远程注油试验时才会使PDS(Y72形成单侧高静压环境.且持续时间较短.对PDS072的影响可以忽略。但是在机组大修期间,若高压油还未可用时需要操作汽轮机进汽阀,则仍然会闭锁SV125,使得PDS072长期处于单侧高静压环境,此时可以在闭锁操作前。先将PDS072的仪表隔离阀关闭,平衡阀打开,以保护PDS072的性能。
 
4.2压力开关的改进
    根据压力开关PS073的作用,有两种改进方式:一种增加压力侧点保障信号可靠;一种修改逻辑实现手动解锁。
    1 ) PS073参与逻辑自动解锁SV 125,如果试验期间异常.将会导致严重后果,可在PS073取压口处(图I中P3处〕增加1个压力测点,连接压力变送器。将压力变送器通过定值(簇3.9MPa)触发后的信号与PS073的信号共同参与逻辑.避免单个设备故障而误触发逻辑信号。同时也可在PDS072异常时,判断图1中P1(已经配置压力变送器)与P3之间的压差,进而判定MOST试验成功与否。
    2)取消自动解锁SV 125的逻辑。为避免压力信号异常再次引起严重事故,可取消自动解锁逻辑,通过在画面增设独立操作按钮.实现手动解锁功能。
 
5、结束语
    汽轮机MOST定期远程注油试验,是为了验证MOST的飞锤能够正常飞出、危急跳机活塞阀能够正常打开等功能,试验期间若压力信号异常将影响试验结果甚至导致汽轮机跳机事件。文中通过分析MOST的动作原理和远程注油试验过程.提出了压力信号的改进建议.保证了MOST

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