HCO系统故障引发燃机跳闸事件分析

吴楠

摘 要：介绍了燃机HCO装置及其工作原理，并对燃机运行期间HCO副推故障引发的一次跳闸事件进行了详细分析。

关键词：HCO 副推故障 燃机跳闸

引言

HCO全称燃机液压间隙优化系统，主要作用在燃气轮机完全预热后，将燃机转子逆气流流动方向移动，减小涡轮叶片和机壳之间的间隙，从而提高透平做功效率。是西门子型燃气轮机为提高燃机效率而专门设计的，所有设备均从德国原装进口。由于国外厂家对于设计、安装、调试、控制等资料技术保密，使得现场每每遇到问题处理均比较困难。

1HCO简介

1.1HCO装置简介

HCO供给装置包括一个底座，底座上安装有两个100%泵、一个液压气囊蓄能器、HCO控制块和相关仪表。工作介质是从润滑油系统供应管路中抽取的润滑油。为达到所需的工作压力，提供了两个由交流电机驱动的齿轮泵。压力开关控制泵的联锁启动。在主推和副推方向的供应和回流管路中使用电磁阀，实现主推和副推方向活塞的加压和泄压，使得活塞移动，带动燃机转子移动。位于主推活塞室和位于副推活塞室回油管的压力传感器用于记录电磁阀上游公用管路中的HCO系统压力。这些压力传感器可用于监测各活塞室中的压力状态。

1.2 HCO保护逻辑简介

由于燃机转子的移动，在某些故障下，可能会造成叶片和缸体的碰磨，从而导致严重的机组事故发生，所以主机厂设计了一些保护用以在紧急状态下跳闸燃气轮机。

表格1是HCO故障引发燃机跳闸条件：

表格2是HCO系统未释放条件：

2故障分析处理

2.1故障过程

某厂机组类型是单轴西门子F级466MW联合循环燃气轮机组，XX年XX月XX日0点#2机组当时负荷为300MW，运行人员接省调要求开始降负荷准备停机，00：08：48时负荷降至180MW左右，燃机触发跳闸指令机组停机。

2.2原因分析

热控人员查询历史记录，发现燃机跳闸原因为MBA50EU003 ZV06，HCO副推故障导致。

对照HCO保护逻辑简介表格1，可以看出HCO副推故障发生时的必要条件是：HCO系统未释放时，SGC顺控投入的条件下，副推指令信号发出后延时80S，此时转子不在副推位置，那么将会触发燃机跳闸。调取事发当时历史曲线，可以发现在当HCO启动62步顺控（副推指令信号发出）后，80 S内转子并未到达副推位置，那么此时可以确定这就是燃机此次跳闸的根本原因。

2.3事故处理

正常情况下，在主推方向活塞压力卸掉后，副推方向活塞压力在10 S内将会加压到额定压力，同时将转子退至副推位置。通过事发当时历史曲线可以看出副推压力建压时间用时200 S，明显远远超出正常用时时间。现场检查油管道及其附属设备，并未发现明显损坏或者异常，初步怀疑管道内存在堵塞或者气泡等情况导致加压不正常。

2.3.1处理措施1

在机组停机阶段，在完全打开限压阀的前提下，通过开关主推和副推进油、泄油电磁阀，对整个油管路和活塞进行冲洗，排出管路中气泡和杂质。

2.3.1.1 HCO副推冲洗步骤：

1）检查HCO在副推位置，副推压力正常;

2）将副推进、回油阀打调试位;

3）手動打开副推回油电磁阀;

4）就地观察HCO系统回油视窗气泡明显减少;

5）通过手动HCO副推建压，查看副推建压时间正常（建压时间在10S左右）;

6）副推冲洗完成，恢复副推状态。

2.3.1.2 HCO主推冲洗步骤：

1）检查HCO在副推位置，副推压力正常;

2）将副推进、回油阀打调试位，主推进、回油电磁阀，冲洗电磁阀打调试位;

3）退出燃机盘车，检查盘车啮合信号“ENGAGED”消失，盘车进油电磁阀关闭;

4）手动将HCO系统切至主推;

5）投运燃机盘车，检查盘车投运正常;

6）开启HCO主推冲洗电磁阀、回油电磁阀，观察主推压力在155bar～175bar之间波动，HCO油泵在主推压力低于155bar后自动启动;

7）为避免HCO油泵频繁启动，可采取关闭HCO主推回油电磁阀几分钟之后再开启主推回油电磁阀，如此循环往复，直至就地观察到回油视窗气泡明显减少;

8）主推冲洗完成，通过手动HCO主推建压，查看主推建压时间正常（建压时间在10S左右）;

9）退出燃机盘车，检查盘车啮合信号“ENGAGED”消失，盘车进油电磁阀关闭;

10）手动将HCO系统切至副推;

11）投运燃机盘车，检查盘车投运正常;

12）恢复HCO系统所有阀门状态。

2.3.2处理措施2

原因分析提到只有当HCO系统未释放时，转子没有在规定时间到达指定位置才会导致跳闸。那么假如此时HCO系统已释放，意味着即使转子没有及时到位，也不会引起跳闸动作。通过表格2可以看出F（air mass flow）>55%时，HCO系统是已释放状态，F（air mass flow）>55%基本对应燃机负荷大于55%，那么换句话表述，当燃机负荷大于55%时，燃机处于完全预热状态，及时转子没有在规定时间到达指定位置，也不会影响运行安全导致机组跳闸。为了防止机组启动后处理措施1没有达到预想效果，再次导致燃机跳闸，运行人员在燃机负荷大于55%时将燃机HCO副推SGC顺控投入推动转子。

2.4结果

通过上述处理措施，HCO再次投入后建压时间已完全正常，副推在规定时间到达指定位置。未防止此类事件再次发生，后续将HCO停机后冲洗列入定期工作，每月冲洗一次，迄今未再次发生副推未按时到位引发燃机跳闸的事件发生。

参考文献：

[1]西门子能源有限公司西门子燃气轮机厂.SGT5-4000F燃气轮机运行维护手册.

[2]郭明星.西门子燃气轮机控制系统解析.中国电力.2016：137-138.