引言
2005年6月27日9时18分,沙角B电厂2号机推力瓦磨损检测液压装置的信号引起机组一系列异常动作并触发跳机。跳闸前机组带340MW负荷稳定运行 且无任何操作。触发原因及保护动作过程符合正常的动顺序,而这次跳机报告不符合机组的任何一种常规保护设计逻辑,看上去非常混乱,存在很多疑问,因 此,跳机原因不能立即下结论。针对这次跳机,当时及事后对各种可能原因迸行了大量的试验研究,主要过程如下。
一、跳机期间的分析检查及试验
由于一时找不到对跳机过程的合理解释,进行各种可能性猜测,对各相关系统进行分析并在可能的条件下进行了一系列的试验调查。

l.1 汽轮机推力轴承磨损检测液压装置
汽轮机推力瓦磨损检测液压装置由日本东芝公司生产,其工作原理如图1所示,当推力乱发生磨损时,45度斜面凸轮将轴向移动,带动液压油斜面喷嘴做上下同步 移动,使活塞错油门的进出油口尺寸变化,从而使活塞内油压发生变化,通过与之相连的油压开关可以判断推力瓦的磨损状况。活塞套由内外两层结构组成,外活塞 套相对汽轮机轴承座固定,内活塞套可以通过试验盘的螺纹进行上下移动,可等效模仿活塞的反向上下位移,即模仿汽轮机大轴的轴向位移。试验时,通过试验开关 解除跳闸联锁保护,并由试验灯观察试验状态。
跳机报告中显示汽轮机推力瓦磨损信号(带**号者)触发跳机,因此首先对推力瓦磨损检测液压装置进行了数次试验,未发现任何异常。令人不解的,跳机报告中 推力瓦磨损信号在不到半秒的时间内连续动作了2次,而且2次动作的持续时间很短,分别是145ms及125ms。如果汽轮机推力瓦真正发生严重磨损,那么 就不会自动恢复正常,因此推断推力瓦本身没有问题,而短暂的脉动信号只是误动作。于是,把推力轴承磨损信号当作直接触发跳机的原因,但很快发现,这评的假 没与跳机报告中各保护的动作顺序不符。在对测量同路及控制盘内保护通道进行了检查、试验且均为正常后,又开始寻找其他的跳机原因。
1.2 汽轮机危急保安器试验电磁阀
跳机报告中,先关闭汽轮机蒸汽阀门,后动作汽轮机主跳闸磁阀(MTS),这些由油动机带动的汽轮机蒸汽阀门又由谁导致关闭的呢,从汽轮机危急保器系统分析 可知,若试验电磁阀误动作,将会导致误跳机。确认跳机后无人对危急保安器液压装置进行就地操作或复位。检查危急保安器液压装置的位附状态,发现试验电磁阀 未引起跳机活塞杆动作,因此排除厂该电磁阀误动的可能性。
1.3 MTS连杆位置开关
排除了危急保安器液压装置试验电磁阀误动作的可能性,是否MTS在蒸汽阀门关闭之前实际已经动作,只是因这个位置开关动作不灵敏,将其信号送到计算机系统 有延迟,检查位置开关未见异常,之后又进行多次动作试验也正常。
1.4 汽轮机功率负荷不平衡保护功能(PLU)
MTS未动作而蒸汽阀门被先关闭,可能是PLU保护动作引起。这项保护是当电网设备故障,电厂机组瞬间大幅负荷时,为了防止汽轮机超速飞车而设计。当 PLU动作时会立即把汽轮机4个高压调门(GV)及2个中压调门(IV)关闭。1991年1号机主变接地故障及1992年电网线路故障时该保护功能曾动 作。用于这个保护同路中的中压缸进汽压力变送器、发电机输出功率变送器以及检测运算回路是否有误动的功能,据此对PLU进行了试验,未发现任何异常。若 PLU动作,不应该关闭汽轮机高压主汽门(MSV),除非发电机逆功率保护动作,这与跳机报告也不符。内此也可以排除PLU误动作的可能。
1.5 汽轮机数字电液控制系统(DEH)
在跳机报告中,汽轮机阀门动作混乱。是否因为DEH汽轮机阀门控制电路板或就地控制设备出现异常?由于多个阀门几乎同时动作,可以排除各个相对独立的阀广 口控制通道发生故障的可能性。若DEH主控制器(MC)或系统控制器(SC)中的某些电路板故障或者程序问题使阀门关闭,根据信号处理流程,不应该在跳机 报告中出现推力瓦磨损触发信号。因此,对于整个DEH系统来说,除与现场油压开关相连的输入通道板外,其他软件及硬件设备触发故障的可能性均可排除。
1.6 外部电磁干扰对计算机的影响
在未对跳机报告进行合理解释的情况下,经与运行当班了解,在跳机前,机组及系统没有大功率设备操作,计算机也未记录到任何干扰或异常现象。根据18a来计 算机系统的运行表现,虽然这次跳机报告看上去很怪异,但是打印的动作结果不应该是一种虚假现象,还需要更深入地分析原因。
在停机的几小时里,通过上述分析检查及试验后,仍未能找到一种合理的解释,因此又回到了推力瓦磨损检测回路,分析另一种可能性,即跳机不是由于磨损信号直 接触发,而是由其间接引起。虽然这种猜测不符合正常的保护逻辑,但在极端的情况下能否发生,需要模拟产生毫秒级的脉冲信号进行验证。因此,决定在启机后进 一步研究并准备相关设备进行试验。
二、启机后的进一步分析研究
在跳机期间检查试验的基础上,开机后又经过1周更深入细致地对控制电路及程序分析和讨论,认为存在这种可能:即如果推力瓦液压装置磨损信号非常短暂时,由 于MTS电感特性,加到MTS上的电流不能突变,需要有个变化过程,有可能无法在瞬间使MTS线圈中的磁场增加到足以提起汽轮机危急保安器脱扣装置的强 度。而且在跳机回路中有1OOms的延时自保持功能模块,一旦被触发,既使短暂脉冲信号消失,也会执行跳机动作。因此,脉冲信号经过2个二极管及一个逻 辑"与非门"后所剩余的时间如果小于自保持模块的触发时间,就不会直接触发跳机(见图2)。

但另一方面,该脉冲信号送到家保护通道外,又同时以阀门关闭指令(图2中CV.IV CLOSE ORDER)送到了DEH主控制器及系统控制器中的阀门控制通道,若该脉冲在短暂的翻转期间被相应的数字回路采样到,就会通过控制通道(而不是保护通道) 关闭汽轮机油动机阀门,然后通过机组大联锁回路触发停炉(MFT),再反过来引起汽轮机MTS动作跳闸,若如此,跳机报告中的疑点就能够得到解释,但这种 条件非常苛刻的假设需要找一种能发出这么短脉冲的装置,并在停机的情况下进行试验才能验证。
经过分析,认为可能因素有:(1)汽轮机推力轴承磨损液压装置孔中油压开关故障;(2)电缆故障;(3)DEH中该保护回路的输入通道电路板故障;(4) 推力瓦磨损液压装置异常;(5)汽轮机油系统异常。至此,跳机原因的可能范围已大大缩小。
三、小修中的试验处理
在2006年1月的2号机小修中再次对相关电缆接线及保护回路进行了检查及试验,均为正常。汽轮机油系统恢复运行后,借了1台开关触点模拟装置,接入推力 瓦磨损液压装置保护回路。经过对动作时间的3次调整,模拟试验终于验证了上述推测的可能性。即当磨损信号脉冲宽度较长时会直接触发汽轮机MTS动作,而当 脉冲宽度很短时,不足以直接引起MTS跳机,但可以引起汽轮机油动机阀门的关闭。此试验还验证了计算机采样屏蔽时间以及跳机报告中右侧MSV动作延迟的现 象。
至此,对原跳机报告中异常混乱现象推测得到了试验的验证,但磨损信号的真正产生原因仍未找到。于是在上述试验完成后又将保护回路恢复,到就地液压装置上进 行回路试验。此时终于出现了异常现象:当就地的试验刻度盘从动作点回到零位时,发现磨损信号不能马上复位,分析可能工作油压力开关测量通道存在问题。
对2个油压开关进行检查、校验,均动作正常。恢复后进行推力瓦磨损试验时异常现象仍然存在,且还出现了油压开关既不能复位,也不能动作的现象。又一次对油 压开关信号电缆及保护回路的测量处理通道进行了试验,确认其均正常。再次恢复测量通道电缆后进行试验,异常现象依然存在。
经进一步分析,推测汽轮机推力瓦磨损液压装置内油路不畅,可能内部存在油垢或铁屑等杂质。由于无法对该装置内部进行检查,决定用排油冲洗的方法进行尝试。 拆下推力瓦磨损液压装置的油管接头,数次启停汽轮机盘车油泵及辅助油泵,对该装置进行排油冲洗,再将系统恢复后,重新试验,异常现象消失,重复试验数10 次,结果全部正常。
至此,可以推断,此异常现象是由于汽轮机油中杂质造成推力瓦系统液压装置工作不正常,而使保护回路产生异常动作。因电厂只有该装置的原理图及外部结构图, 没有其内部配件的具体结构图及尺寸,因而不能准确分析其异常过程。但从当时的排油试验过程可以判断,在正常工况下,其内部活塞的上下错油门只打开约lmm 缝隙的油通道(因为试验刻度盘旋转到+1.lmm及-0.9mm时,这2个错油门完全不排油,说明这个位置已把错油门完全封堵)。这种带有较小油通道的液 压装置对油质的要求很高,机组经过18a的运行,系统中的各种液压装置及管道中会存在一些无法通过油循环来清洗的角落,可容纳部分杂质,在特殊情况下,当 有杂质通过错油门缝隙时,受到阻挡,即堵住了进油,使连接油压开关的腔室油压突降,造成错油门两侧差压突升,在瞬间把油泥杂质带入通过错油门,并使油压很 快恢复正常。这一油压波动被油压床开关检测到,从而产生很短暂的推力瓦磨损脉冲信号。
对于这么短的油压波动,油压开关内部的测压膜盒及微动行程开关能否来得及反应?对此,设计了一种试验装置进行验证,确认这种油压开关能在5Oms时间内完 成从"闭合"到"断开"再到"闭合"的全过程,因此它可以对系统中油压快速波动很灵敏地进行探测。
四、结语
(1)计算机打印的跳机报告真实可靠。系统测量回路




