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低压旁路油站油泵异常切换的故障现象和分析

来源: 国家能源集团谏壁发电厂 作者:徐 凯 发布日期:2021-12-28

 摘 要:某厂1 000 MW机组采用的是CCI公司集装式油站,型号为HV 200ASH-H。其中#2泵自动运行期间突然切换至#1泵运行。经过检查发现#2泵充油电磁阀异常,在更换电磁阀后,#2泵运行期间仍然多次异常切换至#1泵,非常短一次运行时间只有17 min,而#1泵运行期间却无此问题。经过对系统运行原理的分析,在确保机组安全运行的前提下进行了两次处理,非常终确定造成此次隐患的主要原因为油站保养不到位。在更换油站部分长期运行部件及抗磨油后,系统运行恢复正常。

 
引言
低旁油系统用于控制汽轮机低压旁路及低压旁路减温水系统,正常运行时保持低压旁路门全关,旁路减温水根据低旁泄漏情况适当开启。一般情况下,低旁油系统主 要用于机组启停阶段。 
 
1 故障现象 
低旁油站运行期间突然故障报警,#2泵跳至#1泵运 行,控制柜报警显示为“P1<>P2”(故障后泵切换)、“P>”(压力过高),经过检查发现#2泵充油电磁阀卡涩,更换电 磁阀后#2泵手动运行正常,此时投自动运行为#1泵。
72 h后系统自动切至#2泵运行,约12 h后跳至#1泵运 行,控制柜报警显示为“P1<>P2”,而#1泵运行一切正常。 由于机组处于运行状态,且低旁轻微泄漏,因此不能隔离低旁系统进行全面检查,只能通过现象结合系统油路进行
分析解决问题。 非常好次跳泵后,#2泵运行时的现象如下:#2泵运行时, 蓄能器母管升压时,系统压力没有变化,而自循环时,两轮压力就下降到14.5 MPa左右且不充压,但手动切换到#1泵后,系统压力两轮就上升到15.5 MPa左右且稳定。运行对 比数据如表1所示。
运行压力记录表
第二次跳泵后,就地系统油压17.0 MPa,油温61 ℃。而 此时#1泵运行,系统油压表M1显示达到19 MPa,现场对系 统减压阀和溢流阀进行轻微敲击后恢复至17 MPa左右。
 
第三次跳泵前架设摄像机记录了全过程:前两轮升压 和并压正常,第三轮开始油泵未向蓄能器补充压力,蓄能器压力持续下降到20 MPa后#1泵联动两次,每次10 s,泵出 口压力每次上升到22 MPa,后又掉落至20 MPa,第三次自 动切换至#1泵,故障报警显示“P1<>P2”。全过程约17 min。
 
2 原因分析
根据图1分析系统的运行过程:#1或#2泵运行,油经过 逆止阀(1或2)后再经减压阀去系统。其中泵出口压力表MS在逆止门后与蓄能器之间,测量的是逆止门后压力,即 蓄能器压力;系统压力表M1测量的是减压阀后的压力,溢 流阀在系统压力过高时泄压至油箱;泵启停的压力信号PT494来源于逆止门后的压力,即MS的压力;备用油路及 系统总泄油阀是断路,不做分析。正常运行时,PT494压力信号控制相对应的电磁阀Y341或Y342的开关,当油压上 升至24.5 MPa时(该过程简称为升压阶段),则电磁阀失电,泵出口油路直接连通油箱,导致泵出口至逆止门通路
中油压骤降且不足以打开逆止阀(该过程简称为自循环),而旁路系统油动机等设备或多或少存在内漏现象,系统油 压必然下降,为了稳定系统油压,蓄能器将释放其蓄积的能量用以补充系统油压的下降,因此MS(PT494)会缓慢下
降至21.5 MPa(该过程简称为并压阶段),压力开关动作, 电磁阀得电关闭油泵出口与油箱通路,逆止阀打开,油泵 为蓄能器充能直至24.5 MPa。以此往复。
低旁系统图
查阅CCI的说明书[1],“P>”的故障信号代表系统压力过高,大于25 MPa,而“P1<>P2”的信号有3种可能:非常好 种是伴随“P>”信号一起出现,如非常好次跳泵一样;第二种情况为主泵出现故障,直接切换到备用泵运行;第三种为 泵出口压力过低,连续3次启动备用泵升压都未能促使系统压力开关动作,则系统默认主泵异常,切换至备用泵运行。 如果油压还继续下降,且下降到过低数值时(约<14 MPa),则两台泵同时运行,若2 min未升压至正常,则出现“P<<”故障信号。 厂家设计PT494压力测量动作的上限为24.5 MPa,下 限为21.5 MPa;油泵联动压力为20 MPa;减压阀后压力为16 MPa;溢流阀动作压力为17 MPa(为了系统稳定一般调 整到18 MPa);系统总安全阀动作压力为25 MPa(批次不同可能略有区别)。
 
通过第三次监视到的跳泵全过程发现,整个跳泵过程和第三种情况吻合,且切换到#1泵运行后一切正常,因此不存在系统大量泄油,油压维持不住的情况,所以首先可 以排除系统总泄油阀异常情况。
 
经过分析,几次跳泵的原因如下: 
(1)油质问题。非常好次电磁阀Y342卡涩,无法动作导致系统油压过高后跳泵;第二次跳泵时油温61 ℃可能是因为 溢流阀因卡涩而异常开启,系统频繁启动,大流量循环导 致油箱油温上升[2]。 
(2)溢流阀问题。溢流阀自身弹簧力或密封面有问题, 又或者卡涩,导致溢流阀动作不正常[3]。 
(3)减压阀异常。减压阀与溢流阀属于串联,减压阀异
常动作必然导致溢流阀一侧压力波动,从而导致溢流阀动 作异常[4]。 
(4)#2泵充油电磁阀Y342异常,Y342如果没有正常得 电关闭会导致蓄能器油压得不到补充[4]。通过对第三次跳 泵视频的分析,发现#2泵出口压力下降到21.5 MPa时,#2泵出口管无充压现象,直至下降到20 MPa后,#1泵出口油 管有3次启动充压现象,每次持续10 s,系统油压从20 MPa上升至22 MPa。 
(5)#2泵本身有问题,长时间运行升压异常。在#2泵自 循环阶段,电机和油泵的声音较#1泵声音大,判断可能是因为泵在大流量情况下出力不足。 
 
3 处理过程 
为防止系统图纸与实际通道存在偏差,特地对备品AB块进行了油路检查,实际油路图如图2所示,发现两个问题:(1)该AB块需要拆除油箱上盖才可能整体更换,因此 只有检修期间可以更换,且逆止门拆装需要专用工具; (2)#1泵与#2泵运行时逆止门后油路的区别就是一小 段长约2 cm、直径6 mm的通道,其余通道及节流阀和溢流 阀都是公用的,因此基本不存在油路堵塞的可能。
AB块实际油路图
综合以上原因分析,在保证机组安全运行,未隔离低 旁油站的情况下,非常好次处理过程如下:
(1)对油质取样进行化验,结果>12级,而低旁油系统 油质要求≤6级[5],油质不合格。检查发现油站自带的滤油 机一直处于运行状态都无法净化油质,因此外接滤油机进 行滤油,提高油质。 
(2)在保证原先位置的情况下对溢流阀和减压阀进行来回活动,防止因为异物等原因导致卡涩[4]。 
(3)再次更换新的Y342电磁阀,确保电磁阀动作正常。 
(4)隔离#2泵,更换新油泵,保证泵正常运行。 在非常好次处理后,#2泵自循环情况下异声稍微好转,但系统油压波动等情况依然存在,且#1泵运行也出现系统压力表M1波动,且在一次敲击减压阀的过程中出现泵出 口压力表MS显示小于14 MPa,而减压阀后的系统压力表M1大于20 MPa的异常现象。切至手动运行,对减压阀重新 调整后,MS和M1压力显示缓慢恢复正常。
 
通过对这次调整过程的分析,确定为减压阀和溢流阀 异常,且怀疑压力表显示的准确性,但该系统压力表前无 一次门,无法对压力表进行检查。经过商议,决定对低旁所 有阀门做好相应的固定措施后对低旁油站进行隔离,从而 实现全面检查和更换。
 
第二次处理过程如下: 
(1)对低旁阀、减温水隔绝门和调整门做好固定措施, 保证其状态,防止因为失去油压发生异常动作。 
(2)系统泄压至零,此时发现M1压力表未归零,且轻 轻敲击后反向掉落至零位(即压力表零位指示限位前),确 定该压力表失准。热工对其进行更换,同时为防止MS压力表也因长期运行存在隐患,一并进行了更换。 
(3)确定系统泄压后,更换溢流阀和减压阀,并在更换中对通道进行检查,未见明显异物。 
(4)检查热控系统,尤其对控制柜的继电器等进行了 检查,发现#2泵继电器轻拔脱落,重新插紧。该原因可能导 致Y342动作时而不正常,是唯独#2泵跳泵的主要原因。 
(5)在检查更换以上设备的过程中,更换低旁油站油 箱内存油。 
(6)关闭油站出口阀门,启动#2泵,分别调整溢流阀动 作值18 MPa和减压阀后压力16 MPa。 
(7)拆除低旁阀、减温水隔绝门和调整门限位措施,打 开油站出口油门,分别观察#1和#2泵的运行状态,记录如 表2所示。 两台泵运行状态基本一致,且运行正常。观察数星期, 其间切换正常,未发生异常切换现象。 
 
4 结论与建议
通过对本次安全隐患处理过程的回顾和分析可知,该隐患发生的主要原因有以下几个方面: 
(1)对低旁油站的油务工作重视程度不够。油站自
2014年投产运行至今约7年,从未开展过相关的保养工作, 且并未对油质进行定期化验,导致此次事件的发生。 
(2)对低旁油站的设备维护保养重视程度不高,低旁 油站的减压阀、溢流阀、充油阀等长期运行后阀芯存在腐 蚀、卡涩等现象。 
(3)压力表设计不合理,无一次门,正常到期后因为无 法隔离而未能及时校验。 
(4)压力信号未接入DCS系统,无法查看历史记录,不 利于问题发生后的分析和监视。 
 
与CCI技术服务人员交流后认为,要防止此类安全隐 患的发生,应该做好以下几个方面工作: 
(1)加强对机组低旁油站液压油的油务管理工作,将其纳入日常定期工作。 
(2)每隔3~5年需要对油站进行整体保养一次,更换 所有密封件。 
(3)在泵出口压力表MS及系统压力表M1前增加隔离阀门,保证系统运行时可以对压力表的准确性进行校验; 同时可以考虑隔离门前通过三通增加一路至压力变送器,信号传递至DCS系统,便于出现异常后的检查和分析。 
(4)当遇到此类油质问题时,如果能隔离系统处理,则 应尽早采取行动,防止因油质出现更大的系统或重要设备
问题。

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