小汽轮机故障诊断与处理张建

小汽轮机故障诊断与处理张建

张建

（唐山热电公司河北唐山063029）

摘要本文针对生产中出现的小汽轮机故障现象，通过分析小汽轮机的工作原理，使用逐项排查方法消除了小汽轮机故障，为以后消除类似故障提供了宝贵的经验。

关键词：小汽轮机；伺服阀；505

一、某电厂机组概况

某电厂有两台300MW机组，汽机为东方汽轮机厂生产的NC300/220-16.7-535/535型双缸双排汽，抽汽供热机组。机组给水系统配备了2台50%容量的汽动给水泵和1台50%容量的电动给水泵。其中电泵前置泵与主泵同轴。正常运行时两台汽泵运行，电泵备用。DCS系统采用的是北京日立H-5000M控制系统，系统共设置3个控制环路（2个机组DCS网络，一个公用DCS网络），2个机组DCS控制网分别与公用DCS网通过不同的网络耦合器连接，单元机组系统共配置18对控制器（DCS15对、SCR1对、DEH2对），公用系统共2对控制器；单元机组人机接口：6台操作员站（POC）、1台工程师站（EWS）、1台历史数据站（HDS）、1台通讯接口站（CIS），软件版本为CV7.0。

二、小汽轮机工作原理

小汽轮机工作原理如图1所示：DCS上位机逻辑中经过给水自动计算或运行人员操作输出4-20mA信号（对应3000-5334RPM）至505控制器，505控制器接受转速探头（两个转速信号取高）送来的频率信号，经内部频率/电压转换器转换后与设定值比较，产生相应的4-20mA模拟信号，输出至就地控制箱内调节器，调节器通过比较设定值与一路LVDT（另一路LVDT只是上位机显示用）反馈输出信号至DDV阀，DDV阀将电信号转换成油压信号控制小机油动机。

图1

三、小汽轮机故障现象描述及处理

3.12号机组B汽泵调速汽门全开故障分析与处理

事件经过：2015年9月22日07时15分，2号机组B汽动给水泵汽轮机低压调节汽门开度由49.38mm突然全开至125mm，转速由4804.1rpm升至5714.4rpm，运行人员解除B汽泵自动后，手动降转速不起作用，稳定负荷，就地手动缓慢关闭入汽电动门降低汽泵转速，手动启动电动给水泵，并泵正常，8：07B汽泵手动打闸。2015年09月22日上午，热工人员检查该汽泵控制回路，挂闸后反复活动调速汽门，动作正常，调门全开的故障没有复现，然后，检查控制回路信号线无松动现象。当天下午汽机专业更换伺服阀后试运，运行人员汽泵挂闸，点击“启动”后，调速汽门即全开。次日汽机专业将原伺服阀换回试运，不开入汽电动门，挂闸2次，调门动作均正常，开入汽电动门，B小机冲转正常。因现场检查调速汽门执行机构漏油，需停油泵消除，将B小机再次打闸。漏油缺陷消除后，重新启设备，挂闸后调速汽门又全开，汽泵掉闸。

故障原因分析：经检查上位机至505控制器，505控制器至就地控制器指令正常，就地控制柜内接线无松动，进一步检查发现一只LVDT反馈插头电位器焊点开裂，触点接触不良，导致反馈异常。因为该反馈只输出至就地控制器，所以上位机无法监视，更换该插头后小汽轮机运行正常，未发生低压调节汽门全开的现象。

防范措施：1、是将1、2号机组汽泵LVDT此类插头全部更换；2、将此类设备列入检修检查项目中，摸索其劣化周期并定期更换。

3.22号机组B汽动给水泵调门油动机间歇性晃动

事件经过：2016.9.23油动机、伺服阀整体返厂检修，2016.10.14回装，2016.10.18启动，2016.11.14第一次晃动（启动备用油泵自整定恢复正常）。2016.12.10晃动频繁，热工人员控制器检查就地检查控制电路接线未查明原因，启动后投运正常。

图2

2017.4.1621：50油动机开始晃动，油压下降，22：00启动2B备用油泵后油压上升，油动机晃动未消除。22：02启动电泵，22：16电泵参与给水调节，2B停备用油泵，油压下降，油动机行程下降，汽泵转速由3300r/min降至900r/min，505因反馈偏差大报警，油动机仍在低开度下晃动，23：082B小机打闸，后又挂闸调整控制器故障未消失。17日1：35检修发票将2号机B小机伺服阀更换新备件，3：00启动2号机B小机试验正常后投入运行。

故障原因分析：油动机晃动原因有：上位机指令晃动、505控制器指令晃动、小机转速不稳、LVDT反馈不稳、就地控制器参数需要调整、伺服阀卡涩，停止小机运行后手动给指令至就地控制器油动机依然晃动，调整就地控制器参数故障未消失，将就地两个LVDT互换（油动机行程显示正常）油动机依然晃动，经过逐一排查，最后确定伺服阀存在问题，更换新备件后故障消失。后将伺服阀发回厂家检测发现阀体内发现杂质，阀体存在卡涩现象。

防范措施：1、汽机专业加强小机滤油装置检查，并定期化验油脂。2、运行人员加强监视，发现异常及时处理。3、热工专业利用检修机会进行系统检查，并做油动机活动试验，发现问题及时处理。

3.32号机组A汽动给水泵运行中跳闸

事件经过：2017年6月16日11时2号机组A小机转速4670转时小机转速突然急速下降，油动机反馈蓝点，运行人员手动停机并手启电泵维持汽包水位。热工人员到现场后发现油动机MOOG阀24V电源失去，电子设备间24V电源4DK跳闸，经检查发现MOOG阀控制器发生短路是导致此次B小机跳闸的直接原因。12时40分热工人员更换MOOG阀控制器后A小机启动正常。

原因分析：小机505控制器接收DCS上位机指令与小机转速经过运算输出控制指令至现场MOOG阀控制器，MOOG阀控制器接收505控制指令与一路LVDT发馈经过运算控制油动机动作。经过检查发现就地MOOG阀控制器由于运行时间较长、现场环境恶劣（工作温度接近50度）电子元器件发生老化致使MOOG阀控制器发生短路，从而导致MOOG阀控制器24V电源跳闸。MOOG阀控制器失电是导致小汽轮机油动机关闭、转速急剧下降的直接原因。

防范措施：1、加强现场检查，建立就地MOOG阀控制器寿命管理台账，定期更换新备件。2、研究应用新技术、新设备提高小机油动机控制回路稳定的可行性。

3.41号机组A汽泵指令与反馈偏差大原因分析

事情经过：2018年12月21日14时19分，1号机组负荷150MW，A、B、C磨煤机运行，D、E磨煤机备用。运行人员发现A汽泵设定转速与转速反馈存在100rpm左右偏差，光字报“汽泵异常”。

故障原因分析：热工专业检查发现1号机组A汽泵上位机指令与B汽泵相同，但A汽泵实际转速比B汽泵大100转左右，当A汽泵指令与转速偏差超过100时，A汽泵发出“汽泵异常”光字报警。A汽泵505转速指令与汽泵转速偏差很小，调速系统稳定，可以判断505至油动机控制回路无问题。通过分析小汽轮机的工作原理可以判断DCS控制柜至505的传输指令出现故障，正常时DCS上位机指令（4-20）MA对应（3000-5334）rpm，505控制器接收指令（4-20）MA对应（3000-5334）rpm，可能发生此故障的原因有：DCS控制柜内AO通道发生故障，DCS控制柜至505指令线存在干扰，505控制器接收通道存在故障。

防范措施：

1运行人员加强监视，及时调整汽泵转速维持汽包水位，必要时倒电泵运行，并及时通知热工人员进行检查。

2针对存在的故障采取的措施：

2.1DCS控制柜内AO通道发生故障，可以通过更换AO板、端子板、排线加以消除，因为在线更换AO板、端子板可能会导致系统故障、CPU报警，所以一般不建议在线更换。

2.2DCS控制柜至505指令线存在干扰，如果信号线接地不合格，通过更换新信号线或找备用芯加以消除。

2.3505控制器接收通道存在故障，更换新505控制器消除通道故障。

四、结束语

通过我厂几起典型的小汽轮机故障处理及原因分析，为处理类似的故障提供了宝贵经验，为快速消除故障提供有力保障。

参考文献：

[1]汽轮机数字电液控制系统中国电力出版社，王爽心2004年

[2]汽轮机调节原理[M].机械工业出版社，郭钰锋，2010

[3]电厂汽轮机原理及系统[M].中国电力出版社，靳智平，2006