CClHV200AS低压旁路油站油泵异常切换分析

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。

72h后系统自动切至#2泵运行,约12h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。

第一次跳泵后,#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14.5MPa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15.5MPa左右且稳定。运行对比数据如表1所示。

表1  运行压力记录表I

第二次跳泵后,就地系统油压17.0MPa,油温61℃。而此时#1泵运行,系统油压表M1显示达到19MPa,现场对系统减压阀和溢流阀进行轻微敲击后恢复至17MPa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20MPa后#1泵联动两次,每次10s,泵出口压力每次上升到22MPa,后又掉落至20MPa,第三次自动切换至#1泵,故障报警显示"P1<>P2"。全过程约17min。

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24.5MPa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21.5MPa(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24.5MPa。以此往复。

图1低旁系统图

查阅CCI的说明书,"P>"的故障信号代表系统压力过高,大于25MPa,而"P1<>P2"的信号有3种可能:第一种是伴随"P>"信号一起出现,如第一次跳泵一样: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<14MPa）,则两台泵同时运行,若2min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24.5MPa,下限为21.5MPa:油泵联动压力为20MPa:减压阀后压力为16MPa:溢流阀动作压力为17MPa(为了系统稳定一般调整到18MPa）:系统总安全阀动作压力为25MPa(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。第一次电磁阀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）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）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）#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。通过对第三次跳泵视频的分析,发现#2泵出口压力下降到21.5MPa时,#2泵出口管无充压现象,直至下降到20MPa后,#1泵出口油管有3次启动充压现象,每次持续10s,系统油压从20MPa上升至22MPa。

(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2cm、直径6mm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。

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,第一次处理过程如下

(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。

(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。

在第一次处理后,#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14MsP,而减压阀后的系统压力表M1大于2aMsP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10MsP和减压阀后压力16MsP。

(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。

表2运行压力记录表I

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。