張錫德 陳小龍 康 軍 胡 漁 米爾扎提

1. 中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔里木石化分公司, 新疆 庫(kù)爾勒 841000;2. 中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔西南勘探開發(fā)公司, 新疆 喀什 844000

0 前言

某工程具有年產(chǎn)45×104t合成氨/80×104t尿素的大化肥裝置,氨壓縮機(jī)組是其五大機(jī)組之一,包括氨壓縮機(jī)及驅(qū)動(dòng)氨壓縮機(jī)的汽輪機(jī)，是化肥生產(chǎn)的核心設(shè)備,壓縮機(jī)及汽輪機(jī)均由日本三菱公司制造,于2010年5月投入大化肥裝置的正常生產(chǎn)。2017年11月至2018年2月，因冬季保民用氣,天然氣短缺,裝置處于停工狀態(tài),在此期間對(duì)氨壓縮機(jī)組進(jìn)行了計(jì)劃性檢修,包括對(duì)汽輪機(jī)及壓縮機(jī)軸瓦進(jìn)行檢查,對(duì)壓縮機(jī)干氣密封進(jìn)行更換,對(duì)聯(lián)軸器對(duì)中度進(jìn)行復(fù)查等。2018年3月2日氨壓縮機(jī)啟動(dòng),19 h后汽輪機(jī)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速異常波動(dòng),隨著機(jī)組運(yùn)行,波動(dòng)值越來(lái)越大,從280 r/min上升到1 670 r/min,造成了高、中壓蒸汽壓力大幅度波動(dòng),3月30日05:02:48機(jī)組轉(zhuǎn)速?gòu)?10 056 r/min 開始上升,05:25:19轉(zhuǎn)速上升到13 263 r/min,此時(shí)機(jī)組完全失控,轉(zhuǎn)速上升觸發(fā)電子跳閘,氨壓縮機(jī)防喘振閥打開,進(jìn)而造成合成氣壓縮機(jī)部分連鎖,合成氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降至最低工作轉(zhuǎn)速8 910 r/min,高壓合成圈停車,導(dǎo)致尿素裝置停車,當(dāng)氨壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)發(fā)出停車命令后,因速關(guān)閥不能回座,機(jī)組轉(zhuǎn)速繼續(xù)上漲至 14 000 r/min以上,輔操緊急操作速關(guān)閥使機(jī)組停車。

1 氨壓縮機(jī)組情況

氨壓縮機(jī)組包括氨壓縮機(jī)及驅(qū)動(dòng)氨壓縮機(jī)的汽輪機(jī),用于合成氨裝置冷凍系統(tǒng),其作用是壓縮蒸發(fā)的氣氨,使氣氨冷凝溫度提高,為氨合成塔循環(huán)氣提供冷量,使循環(huán)氣中的氣氨被冷凝。該機(jī)組中的氨壓縮機(jī)為多級(jí)離心式壓縮機(jī),兩段壓縮,其型號(hào)為4 H-6 S;汽輪機(jī)為高壓背壓透平,其型號(hào)為5 BH-2,用膜片聯(lián)軸器直聯(lián)。

1.1 汽輪機(jī)有關(guān)參數(shù)

機(jī)組中的汽輪機(jī)有關(guān)參數(shù)如下:功率為2 342 kW,轉(zhuǎn)速為11 294 r/min,電子跳閘轉(zhuǎn)速為13 242 r/min,耗汽量為56 t/h,進(jìn)汽壓力為10.8 MPa(a),進(jìn)汽溫度為510 ℃,排汽壓力為4.36 MPa(a),排汽溫度為398 ℃。

1.2 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)

汽輪機(jī)控制系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速探頭、TS 3000(汽輪機(jī)和壓縮機(jī)集成控制系統(tǒng))、電液轉(zhuǎn)換器、錯(cuò)油門、油動(dòng)機(jī)油門、執(zhí)行及反饋杠桿及調(diào)速閥組成,其功能是對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動(dòng)控制[1],見(jiàn)圖1。

圖1 汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)示意圖

1.2.1 轉(zhuǎn)速控制原理

轉(zhuǎn)速探頭可測(cè)出汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速,其探頭是磁阻發(fā)送器,它將測(cè)出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)后將其傳輸?shù)絋S 3000控制中心,設(shè)定轉(zhuǎn)速與輸入信號(hào)值進(jìn)行比較,偏差值在TS 3000中經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)器(比例-積分-微分調(diào)節(jié)器)運(yùn)算后,輸出20～160 mA的電流信號(hào)。該信號(hào)傳輸?shù)诫娨恨D(zhuǎn)換器[2-3],在電液轉(zhuǎn)換器中經(jīng)過(guò)伺服活塞按比例關(guān)系被轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移信號(hào),推動(dòng)執(zhí)行和反饋杠桿運(yùn)動(dòng),進(jìn)而導(dǎo)致錯(cuò)油門活塞桿運(yùn)動(dòng),錯(cuò)油門與油動(dòng)機(jī)油門連接的油路通道被打開,動(dòng)力油通過(guò)錯(cuò)油門進(jìn)入油動(dòng)機(jī)油門的油缸腔體,推動(dòng)油動(dòng)機(jī)活塞桿運(yùn)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度的控制[4]。

當(dāng)油動(dòng)機(jī)油門活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí),調(diào)速閥關(guān)小,其活塞桿會(huì)帶動(dòng)執(zhí)行及反饋桿向下移動(dòng),在彈簧力作用下錯(cuò)油門活塞向下運(yùn)動(dòng),最終使活塞到達(dá)錯(cuò)油門中心位置,其油路關(guān)閉,汽輪機(jī)完成一次降速調(diào)節(jié)。當(dāng)油動(dòng)機(jī)油門活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí),調(diào)速閥開大,其活塞桿會(huì)帶動(dòng)執(zhí)行及反饋桿向上移動(dòng),在杠桿作用下錯(cuò)油門活塞壓縮彈簧向上運(yùn)動(dòng),最終活塞回到錯(cuò)油門中心位置,其油路關(guān)閉,汽輪機(jī)完成一次增速調(diào)節(jié)[5-6],見(jiàn)圖2。

圖2 調(diào)速機(jī)械傳動(dòng)示意圖

1.2.2 電液轉(zhuǎn)換器工作原理

電液轉(zhuǎn)換器主要由伺服力矩馬達(dá)、擋板、噴嘴、水平調(diào)節(jié)彈簧、反饋彈簧、二級(jí)線性滑閥、對(duì)中彈簧及伺服活塞等元件組成[7]。

本工程電液轉(zhuǎn)換器型號(hào)為TM-25/200 LP,由美國(guó)伍德沃德生產(chǎn),見(jiàn)圖3。

圖3 電液轉(zhuǎn)換器工作原理示意圖

它將TS 3000控制中心送來(lái)的電流信號(hào)20～160 mA進(jìn)行三級(jí)放大,第一級(jí)為電流通過(guò)力矩馬達(dá)調(diào)節(jié)擋板與噴嘴之間間距,將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為油壓信號(hào);第二級(jí)為二級(jí)線性滑閥兩側(cè)油壓差來(lái)控制二級(jí)滑閥活塞運(yùn)動(dòng);第三級(jí)為二級(jí)滑閥活塞移動(dòng)來(lái)控制伺服活塞運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)三級(jí)放大,電信號(hào)轉(zhuǎn)化成機(jī)械位移信號(hào)[8-9]。

當(dāng)電信號(hào)增大時(shí),力矩馬達(dá)線圈磁力增大,導(dǎo)致?lián)醢逑乱?擋板下噴嘴泄油量減小,而上噴嘴泄油量增大,造成二級(jí)線性滑閥兩側(cè)油壓力改變,pa2>pa1,滑閥活塞向上移動(dòng),伺服活塞下油腔進(jìn)油,上油腔排油,伺服活塞兩側(cè)油壓力改變,pb2>pb1,電液轉(zhuǎn)換器輸出軸上移,調(diào)速閥開度增大,伺服活塞向上運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致反饋彈簧作用力增加,擋板返回而上移,最終水平調(diào)節(jié)彈簧力和線圈磁力與反饋彈簧力相平衡,擋板返回到中心平衡位置,pa2=pa1,二級(jí)滑閥活塞也返回到中心位置,伺服活塞進(jìn)出油孔被堵,固化伺服活塞位置,完成轉(zhuǎn)速一次調(diào)節(jié),當(dāng)電信號(hào)減小時(shí),其過(guò)程相反[10-12]。

2 氨壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速波動(dòng)及停車情況

2018年3月2日02:25:02啟動(dòng)氨壓縮機(jī)組,當(dāng)日21:15:39汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)了波動(dòng),波動(dòng)值為280 r/min。3月3日15:30:01汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)值開始增大,期間小幅度調(diào)整P(比例)I(積分)值,未見(jiàn)到效果,通過(guò)大幅度改變PI值,僅延長(zhǎng)了波動(dòng)周期,并沒(méi)有改變波動(dòng)幅值,經(jīng)過(guò)摸索采取目標(biāo)轉(zhuǎn)速跟蹤汽輪機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速方法,收到了良好效果,汽輪機(jī)頻繁、大幅度的轉(zhuǎn)速波動(dòng)得到暫時(shí)有效控制,高、中壓蒸汽壓力波動(dòng)減小,裝置得以平穩(wěn)運(yùn)行。3月13日07:30:17汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)值突然增大到1 670 r/min,經(jīng)調(diào)整后趨于平穩(wěn),3月30日05:02:48汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?0 056 r/min開始大幅度上升,人工干預(yù)已不起作用,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速完全失控,05:25:19轉(zhuǎn)速已上升至13 242 r/min,觸發(fā)電子跳閘,跳閘后汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升,05:30:50轉(zhuǎn)速已達(dá)滿量程,在14 000 r/min以上,05:33:32輔操緊急操作速關(guān)閥,速關(guān)閥突然回座停車。

3 事故原因分析

經(jīng)分析,導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大幅度波動(dòng)的原因可能有:1)高、中壓蒸汽壓力大幅度波動(dòng);2)壓縮機(jī)的負(fù)載大幅度波動(dòng);3)調(diào)速閥開度大幅度波動(dòng)。

從DCS中調(diào)取蒸汽管網(wǎng)高、中壓蒸汽壓力值,在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)前,蒸汽壓力值分別為10.69和4.29 MPa,其趨勢(shì)為一條直線,無(wú)波動(dòng),所以蒸汽壓力波動(dòng)原因可以排除。

對(duì)于原因2),壓縮機(jī)負(fù)載出現(xiàn)時(shí)而增大時(shí)而減小，即壓縮機(jī)流量出現(xiàn)時(shí)而增大時(shí)而減小，經(jīng)分析壓縮機(jī)流量除了與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)外,還與喘振閥開度有關(guān),即喘振閥開度波動(dòng)決定壓縮機(jī)流量波動(dòng),經(jīng)查壓縮機(jī)一段、二段喘振閥開度均無(wú)波動(dòng)現(xiàn)象,一段喘振閥開度為38.1%,二段喘振閥開度為0,該原因可以排除。

為了確定原因3),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)速閥閥位開度進(jìn)行了觀察,見(jiàn)圖2,發(fā)現(xiàn)閥位刻度在10～11.5波動(dòng),說(shuō)明調(diào)速閥開度大幅度波動(dòng)導(dǎo)致了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

引起汽輪機(jī)調(diào)速閥開度大幅度波動(dòng)的原因可能有兩種[13]:1)錯(cuò)油門工作不正常,其內(nèi)部油顆粒導(dǎo)致錯(cuò)油門工作失常,引起調(diào)速閥開度變化;2)電液轉(zhuǎn)換器工作不正常,其輸出的機(jī)械信號(hào)不正確,導(dǎo)致調(diào)速閥開度變化。

3.1 錯(cuò)油門油顆粒對(duì)轉(zhuǎn)速的影響

3.1.1 油顆?？e(cuò)油門活塞

當(dāng)錯(cuò)油門活塞在中心位置時(shí),油動(dòng)機(jī)油門油路被關(guān)閉,完成一次調(diào)速。實(shí)際上,在完成調(diào)速后錯(cuò)油門活塞并沒(méi)有完全靜止,而是在上、下顫動(dòng),當(dāng)錯(cuò)油門活塞向下微動(dòng)時(shí),油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)油門下腔體,調(diào)速閥處于開大狀態(tài),油缸活塞桿帶動(dòng)執(zhí)行及反饋杠桿上移,導(dǎo)致錯(cuò)油門活塞又返回至中心位置,因油動(dòng)機(jī)油門活塞的力量很大,即使錯(cuò)油門活塞被油顆粒卡上,也阻擋不住執(zhí)行及反饋杠桿向上運(yùn)動(dòng),所以錯(cuò)油門顆粒不可能導(dǎo)致調(diào)速閥開度增大。

當(dāng)錯(cuò)油門活塞向上微動(dòng)時(shí),油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)油門上腔體,調(diào)速閥處于關(guān)小狀態(tài),油缸活塞桿帶動(dòng)執(zhí)行及反饋杠桿下移,此時(shí)錯(cuò)油門活塞返回中心位置靠彈簧力來(lái)完成,見(jiàn)圖2,因彈簧力有限,若錯(cuò)油門活塞被油顆?？ㄗ?錯(cuò)油門活塞就無(wú)法移動(dòng),油持續(xù)進(jìn)入油動(dòng)機(jī)上腔體,調(diào)速閥持續(xù)被關(guān)小[14-15]。

分析可知,油顆?？e(cuò)油門活塞僅導(dǎo)致調(diào)速閥開度減小而非增大,僅造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù)下降,而不是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速上下波動(dòng),因此該原因可以排除。

3.1.2 油顆粒磨損錯(cuò)油門活塞

錯(cuò)油門活塞在上下微動(dòng)時(shí),若存在顆粒,長(zhǎng)時(shí)間會(huì)使活塞表面及錯(cuò)油門腔室內(nèi)表面磨損,導(dǎo)致進(jìn)入錯(cuò)油門腔室內(nèi)油壓力下降,調(diào)速信號(hào)延遲,造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速上下波動(dòng)。同時(shí),活塞處于錯(cuò)油門中心位置時(shí),因磨損活塞無(wú)法完全封住油動(dòng)機(jī)腔室上下油孔,導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng),甚至轉(zhuǎn)速失控,該原因需對(duì)錯(cuò)油門解體檢查或?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)調(diào)速機(jī)構(gòu)位移刻度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析才能確認(rèn)。

3.2 電液轉(zhuǎn)換器對(duì)轉(zhuǎn)速的影響

根據(jù)電液轉(zhuǎn)換器工作原理可知:TS 3000發(fā)出的電流信號(hào)在電液轉(zhuǎn)換器中經(jīng)過(guò)三級(jí)放大,輸出機(jī)械位移信號(hào),控制調(diào)速閥開度,理論上講任何一級(jí)放大器工作失穩(wěn),都會(huì)導(dǎo)致輸出機(jī)械位移信號(hào)不穩(wěn)定,從而引起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)[16-17]。從理論上分析,導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的具體原因有:

1)力矩馬達(dá)工作異常導(dǎo)致輸出信號(hào)失穩(wěn)。

2)二級(jí)線性缸套及滑閥活塞磨損導(dǎo)致輸出信號(hào)失穩(wěn)。

3)伺服缸套磨損及活塞密封圈損壞導(dǎo)致輸出信號(hào)失穩(wěn)。

4)伺服活塞桿磨損導(dǎo)致輸出信號(hào)失穩(wěn)。

5)潤(rùn)滑油不清潔導(dǎo)致一、二級(jí)放大輸出信號(hào)失穩(wěn)。

為確定電液轉(zhuǎn)換器具體故障部位,需將電液轉(zhuǎn)換器發(fā)到專業(yè)廠商進(jìn)行測(cè)試和拆檢。

3.3 數(shù)據(jù)記錄確定故障來(lái)源

為進(jìn)一步確認(rèn)故障來(lái)源,2018年3月11日開始,每2 h對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、電信號(hào)閥位、電液轉(zhuǎn)換器位移刻度、油動(dòng)機(jī)位移刻度及調(diào)速閥實(shí)際閥位位移刻度進(jìn)行一次記錄,特別是轉(zhuǎn)速波動(dòng)時(shí),及時(shí)記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 2018年3月汽輪機(jī)啟動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)表

分析表1數(shù)據(jù)可知,在多個(gè)時(shí)間點(diǎn),電信號(hào)閥位與電液轉(zhuǎn)換器位移刻度、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速變化趨勢(shì)不一致,是混亂的,如:20日13:00電信號(hào)閥位為49.3%時(shí),電液轉(zhuǎn)換器位移刻度為13,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為11 899 r/min;21日15:00電信號(hào)閥位為56.9%時(shí),電液轉(zhuǎn)換器位移刻度為10.4,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為10 813 r/min,而電液轉(zhuǎn)換器位移刻度、油動(dòng)機(jī)位移刻度與調(diào)速閥實(shí)際閥位位移刻度、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速變化趨勢(shì)是一致的,由此可以判斷出錯(cuò)油門腔室及活塞未磨損,沒(méi)有故障,而電液轉(zhuǎn)換器存在故障,工作異常。

3.4 故障源確定

為徹底查清緣由,2018年4月10日將電液轉(zhuǎn)換器送到天津伍德沃德工廠,在工廠試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行性能測(cè)試,見(jiàn)圖4。當(dāng)輸入電信號(hào)時(shí),電液轉(zhuǎn)換器輸出軸運(yùn)動(dòng)非常緩慢,同時(shí)嚴(yán)重滯后,說(shuō)明其調(diào)節(jié)敏感度嚴(yán)重下降。

a)性能測(cè)試

b)濾網(wǎng)堵塞圖4 性能測(cè)試及濾網(wǎng)堵塞照片

對(duì)電液轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了解體檢查,發(fā)現(xiàn)一級(jí)放大兩個(gè)進(jìn)油口和二級(jí)放大進(jìn)油口過(guò)濾器均有不同程度的油泥堵塞,同時(shí)電液轉(zhuǎn)換器內(nèi)部油腔存在油泥,油泥是因曾經(jīng)潤(rùn)滑油油品劣化、漆膜形成而帶來(lái)的[18-19]。

從上述可知:電液轉(zhuǎn)換器進(jìn)油過(guò)濾網(wǎng)堵塞,調(diào)節(jié)敏感度下降,導(dǎo)致輸出機(jī)械位移信號(hào)紊亂,是造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大幅度波動(dòng)的根本原因。

4 對(duì)策

4.1 運(yùn)行操作措施

氨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)直接影響到高、中壓蒸汽壓力波動(dòng),隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅度增大,對(duì)高、中壓蒸汽產(chǎn)生了巨大影響,進(jìn)而對(duì)化肥生產(chǎn)產(chǎn)生了重大影響,為減小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的頻次及幅度,在操作上采取了以下措施:

1)修改調(diào)速系統(tǒng)PI值,減少波動(dòng)頻次。汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)PI值為120 40,因汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)了波動(dòng),且波動(dòng)頻次及幅度越來(lái)越大,導(dǎo)致高、中壓蒸汽壓力出現(xiàn)大幅度波動(dòng),通過(guò)摸索,將PI值逐步調(diào)整至40900,調(diào)整后汽輪機(jī)波動(dòng)頻次從1次/5 min左右降至1次/20 min,但振動(dòng)幅值沒(méi)有根本好轉(zhuǎn)。

2)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速跟蹤實(shí)際轉(zhuǎn)速,降低波動(dòng)幅度。為了減小控制系統(tǒng)的輸出信號(hào),防止電信號(hào)因電液轉(zhuǎn)換器工作異常導(dǎo)致轉(zhuǎn)速波動(dòng)過(guò)大,通過(guò)手動(dòng)干預(yù),修改目標(biāo)轉(zhuǎn)速,使目標(biāo)轉(zhuǎn)速跟蹤實(shí)際轉(zhuǎn)速,當(dāng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速差值達(dá)到30 r/min左右時(shí),就重新設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速,從而減小控制信號(hào)輸出值。通過(guò)這一措施,降低了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)幅度,使頻繁、大幅度轉(zhuǎn)速波動(dòng)得到有效控制,大大減小了高、中壓蒸汽壓力波動(dòng),使裝置得以平穩(wěn)運(yùn)行。

3)通過(guò)調(diào)節(jié)防喘振閥開度來(lái)控制壓縮機(jī)出口氣量。

4.2 停車故障處理

2018年3月30日因汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速失控,觸發(fā)電子跳閘,干預(yù)速關(guān)閥,機(jī)組停車。

4.2.1 現(xiàn)場(chǎng)處理

1)將電液轉(zhuǎn)換器輸出軸與錯(cuò)油門斷開,發(fā)出電信號(hào),分別為15%、20%、25%,而電液轉(zhuǎn)換器輸出軸不動(dòng)作,同時(shí)拉動(dòng)錯(cuò)油門閥桿,活動(dòng)自由,可以確認(rèn)錯(cuò)油門無(wú)故障,故障來(lái)源于電液轉(zhuǎn)換器。

2)對(duì)電液轉(zhuǎn)換器進(jìn)行更換處理。

3)調(diào)節(jié)油路增設(shè)雙聯(lián)過(guò)濾器。為防止?jié)櫥蛯?duì)電液轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生影響,與三菱公司溝通后,在調(diào)節(jié)油路上增設(shè)了可切換的雙聯(lián)油過(guò)濾器,其精度為10 μm,見(jiàn)圖5。

圖5 雙聯(lián)過(guò)濾器照片

4)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試,保證輸出信號(hào)與調(diào)速閥實(shí)際開度一致。

5)對(duì)速關(guān)閥開度位置進(jìn)行標(biāo)識(shí),防止速關(guān)閥回座失靈。

事故停車后,對(duì)速關(guān)閥進(jìn)行了4次停機(jī)試驗(yàn),分別進(jìn)行遠(yuǎn)程及現(xiàn)場(chǎng)停車,速關(guān)閥均成功關(guān)閉。通過(guò)分析速關(guān)閥結(jié)構(gòu),判斷事故原因?yàn)樗訇P(guān)閥全開后手輪回旋角度不夠,仍處于速關(guān)閥死點(diǎn)范圍[20]。為防止此類事故再次發(fā)生,在速關(guān)閥閥體及手輪上進(jìn)行速關(guān)閥回旋位置標(biāo)識(shí)。

4.2.2 電液轉(zhuǎn)換器送檢

1)將舊電液轉(zhuǎn)換器送天津?qū)I(yè)廠商進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果:動(dòng)作非常緩慢,信號(hào)嚴(yán)重滯后,調(diào)節(jié)敏感度嚴(yán)重下降。

2)拆檢電液轉(zhuǎn)換器,發(fā)現(xiàn)內(nèi)部過(guò)濾網(wǎng)部分堵塞,油腔室內(nèi)有油泥及顆粒物,對(duì)部件清洗,重新組裝,經(jīng)調(diào)試,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 后續(xù)措施

2016年底對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行了全分析化驗(yàn),據(jù)化驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油泡沫特性、漆膜傾向性和抗氧劑等指標(biāo)已劣化,2017年初對(duì)機(jī)組潤(rùn)滑油進(jìn)行了更換處理,因潤(rùn)滑油僅運(yùn)行了一年多電液轉(zhuǎn)化器濾網(wǎng)便出現(xiàn)了堵塞現(xiàn)象,為防止堵塞再次發(fā)生,本次事故后決定在油系統(tǒng)中增設(shè)一套在線油凈化裝置,它能有效脫除油中的機(jī)雜、水分和氣體,使?jié)櫥褪冀K保持高品質(zhì)運(yùn)行。

更換新電液轉(zhuǎn)換器和油路增設(shè)雙聯(lián)過(guò)濾器,調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)過(guò)靜態(tài)調(diào)試后,2018年3月30日12:30啟動(dòng)氨壓縮機(jī),汽輪機(jī)波動(dòng)故障消失,機(jī)組運(yùn)行正常。

5 結(jié)論和建議

對(duì)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)氨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)及失控造成停機(jī),進(jìn)而導(dǎo)致合成高壓圈和尿素裝置停車的事故原因進(jìn)行分析并采取措施進(jìn)行處理,得出以下結(jié)論:

1)電液轉(zhuǎn)換器內(nèi)部過(guò)濾網(wǎng)堵塞是造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)及失控的根本原因。

2)錯(cuò)油門油顆粒僅導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù)下降,不會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速上下波動(dòng)。

3)記錄調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)刻度能有效判定汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的故障來(lái)源。

4)大幅度改變PI值,同時(shí)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速跟蹤實(shí)際轉(zhuǎn)速,能有效減少汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)頻次及幅值。

5)速關(guān)閥處于死點(diǎn)位置是造成速關(guān)閥不能打閘的根本原因。

6)油路上增設(shè)過(guò)濾器可防止?jié)櫥蛯?duì)電液轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的影響。

7)潤(rùn)滑油清潔度(包括水分)對(duì)電液轉(zhuǎn)換器工作穩(wěn)定性影響很大。

8)電液轉(zhuǎn)換器內(nèi)部密封元件磨損會(huì)造成調(diào)速系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。

為確保調(diào)速系統(tǒng)工作正常,提出以下對(duì)策和建議:

1)新機(jī)組設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮控制油系統(tǒng)獨(dú)立于潤(rùn)滑油系統(tǒng),避免控制油系統(tǒng)被污染。

2)新機(jī)組可考慮采取新型電液轉(zhuǎn)換器,也可用于對(duì)老電液轉(zhuǎn)換器更新改造,該電液轉(zhuǎn)換器對(duì)潤(rùn)滑油清潔度(如臟物、金屬顆粒、巴氏合金及其它污染物)的要求較低。

3)操作機(jī)組時(shí)要嚴(yán)防蒸汽、水分進(jìn)入油系統(tǒng),造成潤(rùn)滑油提前劣化及乳化。因此需確保汽輪機(jī)軸封抽氣系統(tǒng)完好,以保證抽氣噴射器運(yùn)行正常。油封隔離氣要正常投用,以保證隔離氣的正常壓力。

4)增加潤(rùn)滑油清潔度分析化驗(yàn)指標(biāo),采用美國(guó)航空航天工業(yè)聯(lián)合會(huì)AS 4059-2005 《液壓油污染物等級(jí)》或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO 4406-1999 《液壓傳動(dòng) 油液固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)》標(biāo)準(zhǔn),潤(rùn)滑油清潔度等級(jí)為6級(jí)。

5)修訂潤(rùn)滑油水分指標(biāo),將小于0.1%改為0.01%。對(duì)于 10 000 r/min以上的壓縮機(jī)及汽輪機(jī)機(jī)組,潤(rùn)滑油水分指標(biāo)設(shè)定為小于0.1%是不科學(xué)的,需將指標(biāo)提高至0.01%。

6)油系統(tǒng)可考慮增設(shè)在線油凈化裝置,能有效脫除油中的機(jī)械雜質(zhì)、水分和氣體。

7)電液轉(zhuǎn)換器需定期送專業(yè)廠商進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),更換磨損的封件,有效防止故障發(fā)生。

8)修改完善潤(rùn)滑油管理制度,在常規(guī)性化驗(yàn)基礎(chǔ)上,增加非常規(guī)性化驗(yàn)。潤(rùn)滑油(脂)常規(guī)分析項(xiàng)目有黏度、酸值、閃點(diǎn)、水份、機(jī)械雜質(zhì)等指標(biāo),當(dāng)潤(rùn)滑油使用年限超過(guò)3年應(yīng)至少每年進(jìn)行一次非常規(guī)化驗(yàn),化驗(yàn)項(xiàng)目至少包含旋轉(zhuǎn)氧彈值、泡沫特性、空氣釋放性、漆膜傾向性、抗氧劑、抗乳化度和抗氧化安定性等,根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果,對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行進(jìn)一步處理。