350MW机组因现场施工造成主汽门关闭的事故简要分析

摘 要：某厂2×350MW超临界燃煤“上大压小”热电联产机组，锅炉为上海锅炉厂制造，类型为超临界、一次中间再热直流锅炉；汽轮机均采用哈尔滨汽轮机厂生产的超临界、一级调整采暖抽汽凝汽式汽轮发电机组，额定容量为350MW；DEH控制系统采用杭州和利时工程有限公司的MACSV6型汽轮机DEH控制系统，控制两个高压主汽门、四个高压主汽调节阀、两个再热主汽门和两个再热调节汽阀。本文简要分析由于汽机专业现场处理汽轮机左侧高压主汽门本体螺栓漏汽导致该门异常关闭；在后续运行人员汽压手动调整过程中处置不当，导致锅炉“储水箱水位高高”保护动作，造成该机组非计划停运。

关键词：主汽门；事故；分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.072

1 事故经过

1月14日15点19分，该厂2号机负荷314.3MW，主汽压力24.2MPa，主汽门全开；A、B、D、E四台磨煤机正常运行。15时19分，1号高压主汽门突然全关，主汽压力在短时间内骤然上升，最高到28.13Mpa并导致PCV安全阀动作，负荷下降至274.3MW。

15时21分，运行人员手动停止E磨煤机。为保证A、B磨煤机的稳定运行，在等离子未拉弧的前提下，运行人员分别投入A、B层等离子模式，两台磨煤机随后均因“缺少点火源”跳闸；随后机组负荷、主汽压力缓慢下降。

15时26分，锅炉储水箱三个水位全部到达20m，并保持到跳机。15时28分，锅炉主汽压力11.63MPa，负荷为115MW（负荷低于30%）；蒸汽过热度小于5℃、分离器出口压力低于14MPa且锅炉储水箱水位高于17.5米，延时3s，2号机跳闸。跳闸首出为：“分离器储水箱水位高”。

2 原因分析

2.1 1号高压主汽门全关原因分析

该机组自投产以来，由于基建期设备安装问题，汽轮机本体主汽门处频繁高温高压蒸汽泄漏，并且该主汽门的LVDT设备长周期处于100多度的环境，LVDT与伺服阀接线端子箱内部高温且湿度大，危及周围热控测点的测量。为消除此重大安全隐患，汽机专业办理热机工作票进行带压堵漏工作。由于风险分析、保护措施不到位，且工作人员为厂外人员，安全意识薄弱，操作过程中意外碰触到该主汽门的DEH接线端子箱。

机组停运后，打开1号高压主汽门就地接线端子箱发现内部有大量的水和蒸汽，接线端子排（带自锁功能）之间缝隙内积水严重；伺服阀由于长周期受到高温高压蒸汽侵蚀表面锈蚀较为严重。查阅DEH历史曲线从15时19分8秒到30秒共22秒的过程中，发现2号机DEH系统未发出关闭1号主汽门伺服阀的控制指令，而且始终保持为100%，且此时EH油压恒定为14.6MPa；而该LVDT行程反馈显示开度则由95.84%快速降至零。根据此历史曲线判断1号主汽门关闭原因为：1号主汽门伺服阀指令信号（4-20mA）就地接线端子由于长时间受潮且高温侵蚀严重，造成接线松动接触不良，且伺服阀为单线圈方式接线无自保持功能，造成主汽门关闭。

2.2 A、B磨煤机跳闸原因分析

1号高压主汽门伺服阀因失去控制信号关闭后，主汽压力迅速上升。运行人员为防止锅炉超压超温，进行手动减负荷操作。首先，手动停止最上层的E制粉系统，但降低主汽压力的效果并不明显；然后为保证锅炉燃烧系统的稳定运行，运行人员分别将A、B层等离子手动投入“等离子模式”进行稳定燃烧，造成两台磨煤机相继跳闸，跳闸首出均为：失去点火源。

分析DCS逻辑设置为：在A、B层等离子系统各点火器启弧未成功的前提下，将等离子系统由“正常模式”切换到“等离子模式”，从而触发“失去点火源”的跳闸磨煤机，导致磨煤机发生跳闸。

此后运行人员启动A磨煤机失败，只有D磨投运，锅炉热负荷及锅炉主汽压力迅速降低，锅炉转入湿态运行，主汽压力低于14MPa时因储水箱水位高保护动作锅炉MFT。

3 技术改进措施

3.1 DEH伺服阀接线方式改为并联连接

电液伺服阀的工作原理是，力矩马达在线圈中通入控制电流后产生一个微小的扭矩，使弹簧管上的挡板在两喷嘴间移动，进而控制伺服阀内部滑阀的移动，并且移动的距离和方向随电流的大小和方向的变化而相应的变化；阀芯左移的同时通过反馈杆对力矩马达产生的力矩和挡板的位移进行相反的作用力，形成负反馈。

和利时汽轮机DEH伺服单元SM461将主控单元通过模拟量输出的阀位给定信号转换为0～5V给定电压；此给定的电压与油动机行程LVDT电压的差值经调节器（P、PI等）处理后，控制信号输出到电液伺服阀，伺服阀油口开度随之发生变化，使油动机向开或关方向运动，油动机行程最终跟随阀位给定信号变化。

SM461卡件通过伺服I/O端子模块内部的跳线设置，可以选择恒压型输出或恒流型输出。所谓恒压型输出是指输出电压不随负载电阻的变化而变化，而恒流型输出是指输出电流不随负载电阻的变化而变化。

此次使用的是美国威格士VICKERS伺服阀，型号为SM4-20（15）57-80/40-10-H607H，该阀是双线圈控制，常用接线方式分别有以下几种：单线圈连接、并联连接、串联连接、差动连接。并联连接的输入电阻为单线圈电阻的一半，当其中一组线圈烧坏后也能继续工作，可靠性高。1号高压主汽阀伺服阀采用单线圈连接，事故中该组线圈电流回路中断是造成阀门全关的原因。此次事件由于就地接线端子松动，造成1号高压主汽阀伺服阀控制信号瞬时丢失，EH压力油进入主汽阀迅速减少，在弹簧力的作用下，主汽阀门关闭。因和利时汽轮机DEH伺服单元SM461仅仅能输出一组DEH信号到就地伺服阀。为防止此类事故的发生，利用停机期间取消自锁端子排，并将伺服阀接线改为双线圈并联连接，以此来提高设备运行的可靠性。

3.2 运行人员整体技术水平有待提高

运行人员对控制逻辑设置不熟练，设备性能不清楚。在锅炉控制过程中，多台磨煤机相继跳闸，锅炉热负荷迅速下降，而给水流量没有及时调整，锅炉受热面内蒸汽由干态变为湿态，造成储水箱水位上升。运行人员在处理锅炉参数突变时，应该同步的调节给水、风量、煤量，避免三个量的动态失衡。

4 总结

通过此次事故的分析，希望引起各厂在处理运行机组现场机务缺陷过程中清醒的认识到重视热控设备的重要性，做好预防措施，防止危及机组正常运行事件的发生。同时，加强运行人员对运行机组突发事故的应急措施和处置方式的业务培训。