機組安裝完畢之后，并網(wǎng)發(fā)電是機組建設(shè)最后的任務(wù)。汽輪發(fā)電機組在建設(shè)過程中，先歷經(jīng)單體調(diào)試、分系統(tǒng)調(diào)試和整套啟動調(diào)試三大調(diào)試階段。其中單體調(diào)試主要是對設(shè)備進行單體試轉(zhuǎn)，包括電機的試轉(zhuǎn)(不帶負荷)、閥門的驗收等，同時也包括對各項參數(shù)儀表的驗收。
單體調(diào)試結(jié)束之后，分系統(tǒng)調(diào)試開始對設(shè)備進行帶負荷試驗，同時對設(shè)備的保護聯(lián)鎖試驗進行驗收，這個過程是機組調(diào)試最重要的階段。這個階段調(diào)試質(zhì)量的好壞，將直接影響下一步的整套啟動和機組今后的機組質(zhì)量。綜合以往的經(jīng)驗，分系統(tǒng)調(diào)試階段沒有處理好的問題，都會在整套啟動階段集中暴露。因此，分系統(tǒng)調(diào)試階段質(zhì)量，是衡量一個現(xiàn)場調(diào)試單位和調(diào)試人員水平和責(zé)任心的重要指標。
分系統(tǒng)調(diào)試的主要包括工業(yè)水系統(tǒng)調(diào)試、循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試、除氧給水系統(tǒng)調(diào)試、凝結(jié)水系統(tǒng)調(diào)試、真空系統(tǒng)調(diào)試、軸封系統(tǒng)調(diào)試、潤滑油系統(tǒng)調(diào)試、汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)調(diào)試、汽輪機抽汽回?zé)峒拜o汽系統(tǒng)調(diào)試、旁路系統(tǒng)調(diào)試、再熱系統(tǒng)調(diào)試等。當(dāng)然不同的機組會有一些設(shè)備和系統(tǒng)上的差異，但是整體上符合《火力發(fā)電建設(shè)工程啟動試運及驗收規(guī)程》的相關(guān)要求。我們從通用的角度講，工業(yè)水系統(tǒng)需要為現(xiàn)場設(shè)備提供冷卻水，所以工業(yè)水系統(tǒng)調(diào)試需要放在最前面，他和壓縮空氣系統(tǒng)一樣，是最先兩個需要完成的系統(tǒng)。其次潤滑油和調(diào)節(jié)油濾油的效果存在很多不可控因素，所以兩套油系統(tǒng)要盡快安裝并且提前進入濾油階段。
我們把分系統(tǒng)結(jié)束到機組完成168小時驗收，稱為機組的整套啟動階段，當(dāng)然這個過程也包括鍋爐側(cè)。一般135MW以下機組普遍的考核周期是72h+24h，目前一些垃圾機組、生物質(zhì)機組、工業(yè)園供熱機組等普遍適用的這個考核制。雖然考核周期減半，但是并不影響對機組性能的檢測。接來來的文字，我們通過整套啟動的整個過程，從機組沖轉(zhuǎn)前試驗的試驗檢查、機組沖轉(zhuǎn)過程、機組定速、機組并網(wǎng)幾個方面詳細分析過程中存在的不安全因素和存在的問題，為各位同行提供一定的借鑒。
本文為本人經(jīng)驗總結(jié)，由于本人是熱控專業(yè)出身，難免對于一些汽輪機專業(yè)的問題把控不透，如有錯誤還請指出。
1、機組沖轉(zhuǎn)前試驗檢查
機組沖轉(zhuǎn)前，首先對機組的各項性能進行模擬(現(xiàn)場物理打信號)試驗，包括我們需要對DEH系統(tǒng)的各項參數(shù)進行檢查。汽機側(cè)的試驗主要包括超速、軸向位移大、軸振大、軸瓦溫度高、真空低、潤滑油壓低等。從汽輪機本體角度講，轉(zhuǎn)速、位移、振動、瓦溫、脹差是幾個最重要的考核參數(shù)。
超速保護主要包括機械超速、DEH超速、TSI超速三種，目前有一些機組取消了飛錘設(shè)置，所以不存在機械超速保護。一般的機組都會設(shè)置有7個轉(zhuǎn)速探頭，大型亞臨界、超臨界機組會有9個甚至更多。轉(zhuǎn)速信號主要分為三種，一種是零轉(zhuǎn)速，一般在就地顯示，用于監(jiān)視盤車期間的轉(zhuǎn)速。一種是去向DEH系統(tǒng)，也就是汽輪機的電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，部分小機組還在使用WoodWard505作為電液調(diào)節(jié)裝置，也是可以的。三個轉(zhuǎn)速信號進入DEH系統(tǒng)后，會進行一個三取中(常規(guī)做法)的判斷，判斷后的轉(zhuǎn)速參與汽輪機的各項控制邏輯和DEH超速保護。
當(dāng)然除了超速110%(AST)以外，超速103%(OPC)也是在DEH系統(tǒng)中進行的判斷，當(dāng)然也是采用的這個三個轉(zhuǎn)速。還有三個轉(zhuǎn)速信號進入了TSI系統(tǒng)(汽輪機本體監(jiān)測系統(tǒng))，它起到的作用就是純粹的汽輪機超速保護。一旦判斷汽輪機超速信號，TSI信號會觸發(fā)ETS系統(tǒng)動作，從而觸發(fā)就地AST電磁閥失電，汽輪機打閘。
關(guān)于轉(zhuǎn)速信號，出現(xiàn)問題最多的就是汽輪機沖轉(zhuǎn)后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號沒有或者DEH與TSI轉(zhuǎn)速信號不一致等情況。因此在分系統(tǒng)調(diào)試階段，調(diào)試人員主要完成兩方面的工作。首先是確保DEH系統(tǒng)和TSI系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)設(shè)置正確，有些探頭信號，需要轉(zhuǎn)速在幾十轉(zhuǎn)甚至上百轉(zhuǎn)之后才有顯示(原因可百度，常識問題)，因此沖轉(zhuǎn)之前我們是很難保證轉(zhuǎn)速信號是否正常。我們能做的就是檢查轉(zhuǎn)速模塊齒數(shù)、量程、信號類型等設(shè)置是否正確。其次要在轉(zhuǎn)速探頭安裝階段確保探頭安裝正確，弄清探頭類型，針對電渦流和磁感式探頭的物理特性，依據(jù)廠家說明，調(diào)整好探頭間隙等。
我曾經(jīng)遇到過的問題就是廠家對齒數(shù)未進行設(shè)置，機組沖轉(zhuǎn)后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速一直沒有，當(dāng)然也遇到過轉(zhuǎn)速量程設(shè)置錯誤的問題。安裝方面遇到的最大的問題就是探頭固定不牢固，在沖轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)了松動，這些問題都是可以在前期工作中可以避免的。我在2017年一個現(xiàn)場遇到類似問題，當(dāng)時DEH系統(tǒng)三個轉(zhuǎn)速丟失一個，后來開會商量的結(jié)果是先沖轉(zhuǎn)，以后再處理。其實這是嚴重違反相關(guān)規(guī)定的，國家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》(以下簡稱《反措》)第8.1.3規(guī)定，“機組重要運行監(jiān)視表計，尤其是轉(zhuǎn)速表，顯示不正確或失效，嚴禁機組啟動”。
關(guān)于軸位和脹差，目前小機組一般都是各設(shè)置兩個測點，大機組相對測點更富裕。以位移為例，目前小機組的概況是，參與保護以單點動作為多。也就是說，兩個軸向位移只要有一個達到了動作值就可以發(fā)出停機信號。這里面的問題是增加了測點誤動的幾率，當(dāng)然這要比兩個測點取與的效果要好一些，畢竟熱工保護講究的是“寧可誤動，不可拒動”。《反措》第9.4.3規(guī)定，“所有重要的主、輔機保護都應(yīng)采用“三取二”的邏輯判斷方式，保護信號應(yīng)遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則，確因系統(tǒng)原因測點數(shù)量不夠，應(yīng)有防保護誤動措施”。
位移和脹差限于部分機組測點設(shè)計稀缺的因素，可以采取單點保護動作的話，很多機組振動大保護也采取的單點保護就很難理解了。雖然這樣可以最大程度的達到保證機組安全運行的目的，但是誤動的幾率會大幅度增加。在機組沖轉(zhuǎn)和運行期間，最可能誤動的保護就是振動大。振動大保護采用單點設(shè)計，即便加入了一系列的防止誤動的措施，其實誤動幾率還是很大。
一般對于軸振和溫度，可以采用其中任一動作值+相鄰報警值的方式，這樣可以將誤動和拒動進行有效平衡。既保證了機組的安全運行，也保證了生產(chǎn)效益。一般大機組會采用這樣的處理方式，但是我見過的一些新能源小機組普遍沒有這樣的設(shè)計，即便是開會討論最后拍板的領(lǐng)導(dǎo)也會拒絕這樣的方式。
保護試驗一般采用物理試驗的方法，要將各個試驗測點進行滿打信號，不能采取在卡件前短接的方式。遇到最多的問題是，汽輪機的振動測點由于過多，很多機組啟動后某個振動大，處理的時候才發(fā)現(xiàn)就地測點與DCS內(nèi)不符，造成了一些不必要的麻煩。這項工作考驗的是調(diào)試人員的責(zé)任心，包括甲方在內(nèi)對于參與保護的重要測點的核查應(yīng)該全方位的投入。
除了保護試驗，汽機沖轉(zhuǎn)前機務(wù)專業(yè)要對現(xiàn)場進行全方位的檢查。這其中就包括各輔助設(shè)備及系統(tǒng)分部試運轉(zhuǎn)合格，給水管道、主蒸汽管道承壓試驗合格，液壓控制系統(tǒng)試驗合格，現(xiàn)場安全生產(chǎn)條件滿足等。第一次沖轉(zhuǎn)要做好充分的事故預(yù)想，建立健全領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任制和現(xiàn)場指揮制度。我去過一個現(xiàn)場，鍋爐滅火期間，機組采用滑參數(shù)運行，此時現(xiàn)場一些人員開始出現(xiàn)不同的意見。我的意見是，調(diào)試期間現(xiàn)場指揮權(quán)在調(diào)試單位，其他人員都是配合，要做的就是服從命令。
2、機組沖轉(zhuǎn)
在所有的裝備工作結(jié)束之后，鍋爐點火，對管道進行暖管。機組進入啟動階段，基本的流程是，先將機組沖轉(zhuǎn)到500rpm，進行暖機和摩檢。同時我們也可以在低轉(zhuǎn)速的時候進行一次動態(tài)的打閘試驗，確保保護系統(tǒng)正常可靠。在500rpm暖機結(jié)束后，我們將機組沖轉(zhuǎn)到第一個臨界轉(zhuǎn)速前的位置，再次進行暖機。暖機一定要充分，然后才可以過臨界直到定速3000rpm。(暖機轉(zhuǎn)速和暖機時間嚴格按照廠家提供的說明執(zhí)行)
這里面的問題是，一些機組在第一次沖轉(zhuǎn)的時候使用旁路系統(tǒng)沖轉(zhuǎn)，也就是把主汽門和調(diào)門全開(或部分開)，然后利用電動主汽門的旁路進行沖轉(zhuǎn)。我去過幾個小機組的現(xiàn)場，基本都是這樣的操作。給我的解釋是不放心液壓控制系統(tǒng)，所以采用旁路來沖，不過一般沖到100rpm就切換到液壓控制系統(tǒng)。
以前在大機組工作的時候，包括調(diào)閱了一些沒有見過的機型，汽輪機手冊當(dāng)中都沒有這樣的說明。這應(yīng)該是很多年經(jīng)驗的一個積累，不過我并不贊同這樣的操作方式，原因有二。首先液壓控制系統(tǒng)的性能不會比旁路門差，在對液壓控制系統(tǒng)產(chǎn)生懷疑的時候其實也應(yīng)該懷疑旁路門的性能。當(dāng)然旁路門的設(shè)計一般流量較小，對汽輪機來講安全性是有的。但是其二，由于小機組的旁路門都是懸空設(shè)計，而且是手動門，這個過程需要有個人在就地進行手動操作。這樣的話，對于人身安全其實也是一個威脅。
一般大機組在沖轉(zhuǎn)過程中一開始會使用主汽門進行控制轉(zhuǎn)速，等到了一定的轉(zhuǎn)速，會進行主汽門/調(diào)門的一個切換，這時候主汽門全開，調(diào)門接管轉(zhuǎn)速的控制。這個過程中其實存在一定的風(fēng)險，就是切換過程中如果某個調(diào)門出現(xiàn)故障卡死或者全開，就會對機組產(chǎn)生一定的危害。做好主汽門/調(diào)門切換前的準備，建立一定的事故預(yù)想是很有必要的。
定速3000rpm之后，電氣和汽機專業(yè)要進行相關(guān)的試驗。電氣側(cè)的試驗都是常規(guī)試驗，耗時長一些。電氣側(cè)主要進行發(fā)電機空載試驗、高壓定相及回路檢查、發(fā)電機PT測量、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置試驗、假同期試驗等。這個過程中的操作主要是電氣人員進行，但是熱控專業(yè)和電氣專業(yè)要做好配合，比如假同期試驗期間，要盡量兩側(cè)(電氣側(cè)和DCS側(cè))都斷開并網(wǎng)信號，避免造成非同期并網(wǎng)或者真并網(wǎng)的事故發(fā)生。
汽機側(cè)在這個過程主要對機組運行參數(shù)進行檢查，對熱力系統(tǒng)、空冷器、油系統(tǒng)等進行全面檢查，為機組并網(wǎng)做準備。在此期間，不建議做超速試驗，不過可以做一下打閘試驗，再次檢查機組的保護性能。
3、機組并網(wǎng)
在試驗結(jié)束之后，機組可以進行并網(wǎng)階段。并網(wǎng)前，要將之前試驗階段的措施恢復(fù)，將兩側(cè)斷開的并網(wǎng)信號恢復(fù)，電氣側(cè)尤其要注意將一些試驗期間的連接線拆除。我在陜西一個項目，當(dāng)時電氣人員做完試驗之后，同期柜一根電纜未拆除，造成了后來的一次非同期并網(wǎng)，引發(fā)了一起事故。
并網(wǎng)過程中，調(diào)門幅度會有一定增加，并且?guī)弦欢ǖ某踟摵桑⒕W(wǎng)后機組會轉(zhuǎn)入閥位控制。并網(wǎng)結(jié)束，電氣側(cè)會進行相關(guān)試驗，試驗結(jié)束，繼續(xù)升負荷，直到滿負荷，代表著并網(wǎng)工作的結(jié)束。并網(wǎng)一段時間后，可以進行機組的超速試驗、甩負荷試驗、嚴密性試驗等。這里要說明的問題是，很多機組不愿意進行甩負荷試驗，或者只進行50%甩負荷試驗，這其實是非常錯誤的。《反措》23.1.3明文規(guī)定，“新機組投運前或機組大修后必須通過甩負荷和過速試驗，驗證水壓上升率和轉(zhuǎn)速上升率符合設(shè)計要求，過速整定值校驗合格。”
甩負荷試驗并不可怕，它其實是驗證機組調(diào)節(jié)性能最重要的一個環(huán)節(jié)。正常情況下，甩負荷之后，機組穩(wěn)定在3000rpm，如果出現(xiàn)特殊情況，就會進一步考驗我們的超速系統(tǒng)。關(guān)于超速試驗，機械超速試驗是最麻煩的一個，我們要經(jīng)過至少兩次試驗，找到飛錘的動作為止，這個過程要做的就是隨時手動打閘，同時要講DEH超速保護設(shè)定到3300rpm之后的某個范圍。一般機械超速不應(yīng)該超過3360rpm，否則就可以視為不合格。而嚴密性試驗主要看汽輪機的惰走時間，這個試驗往往也會被忽略，而機組嚴密性不好會造成機組飛車等嚴重事故的發(fā)生。
關(guān)于并網(wǎng)后的其它操作，大小機組會有很多的不同，比如大機組會有單閥/順序閥的切換，而小機組只有一個調(diào)門。關(guān)于單閥/順序閥切換，前段時間在一次面試過程中，我問對方你們一般是什么閥工作模式，對方跟我說是單閥，因為領(lǐng)導(dǎo)害怕切順序閥有問題。我調(diào)看了一些機組的邏輯設(shè)計，一般到了一定負荷，DEH都會進行單閥/順序閥的自動切換。其實很多時候，作為專業(yè)人員，應(yīng)該向一些非專業(yè)人員解釋清楚，閥切換的目的是為了將來更高的效益，不能因為有擔(dān)心就放棄這樣一種工作模式。在非專業(yè)人員面前，專業(yè)人員要學(xué)會直立行走！
在機組并網(wǎng)到機組進入168小時考核之前，機組的各項保護、自動、聯(lián)鎖要投入正常。前段時間我去了一個現(xiàn)場，機組已經(jīng)運行一段時間，機組自動投不上我可以理解，我去就是解決這個問題的。但是，機組的保護也不投，給我的解釋是害怕保護動作。保護存在的意義不就是在緊急保障機組的安全嗎？我看到一些機組保護自動沒有投入就完成了考核，這樣的結(jié)局只會是給自己將來的安全運行帶來隱患。當(dāng)然，大機組表現(xiàn)的好一些，問題多出在小機組，特別是最近幾年發(fā)展起來的新能源機組，由于現(xiàn)場人員水平較低，造成的問題較多。
關(guān)于保護、自動和聯(lián)鎖的問題，很多文章中都做了說明，在這里不再進行贅述。
在進入168小時考核之后，調(diào)試人員要嘗試著對機組參數(shù)進行優(yōu)化，這階段其實可以靈活處理很多問題。比如自動調(diào)節(jié)參數(shù)的整定，現(xiàn)場缺陷等。有些現(xiàn)場考核階段不允許處理任何問題，這個其實也不要太死板，畢竟調(diào)試階段就是暴露問題、解決問題的階段，尤其作為甲方來說，應(yīng)該拿出更大的力度在調(diào)試階段進行“找問題”，以提高機組未來的工作性能！
補充說明
目前國內(nèi)大機組建設(shè)的腳步放緩，不過一些新能源機組的建設(shè)如火如荼。目前的情況是，很多小機組人員技術(shù)水平很難適應(yīng)機組發(fā)展的需要，這就要求在機組調(diào)試期間，業(yè)主人員需要向調(diào)試人員多學(xué)多問。一般情況下，調(diào)試人員的技術(shù)水平都要高出現(xiàn)場人員一個檔次，當(dāng)然我也經(jīng)常遇到渾水摸魚的情況。所以，選擇一個負責(zé)任的調(diào)試隊伍，對于整個機組的建設(shè)和未來的運營都大有裨益！
作者：貓 不捉老鼠
