鍋爐給水泵汽輪機速關(guān)閥掛閘故障分析與處理

尚念青

（國華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧海 315612）

某600 MW亞臨界機組A給水泵汽輪機經(jīng)過大修后，汽輪機速關(guān)閥在調(diào)試和沖轉(zhuǎn)時發(fā)生啟動油壓低，無法打開的現(xiàn)象，只能通過2次連續(xù)掛閘方可使速關(guān)閥打開，設(shè)備運行存在隱患，影響機組的正常運行。給水泵汽輪機速關(guān)閥在掛閘過程中出現(xiàn)故障的情況較為普遍，類似問題的解決也顯得非常迫切。

1 設(shè)備概述

給水泵汽輪機（簡稱小機）型號為NK63/71/0，單缸，軸流，反動式，其調(diào)節(jié)油系統(tǒng)見圖1。小機的配汽機構(gòu)有主汽門（簡稱速關(guān)閥）、調(diào)節(jié)汽閥、管道調(diào)節(jié)閥等，速關(guān)閥的作用是緊急情況下在盡可能短的時間內(nèi)切斷進入小機的蒸汽。速關(guān)閥水平安裝在小機進汽室側(cè)面，主要由閥體和油動機兩部分構(gòu)成，速關(guān)閥的開關(guān)由其右側(cè)的油動機控制。速關(guān)閥的油動機主要由油缸、活塞、彈簧、活塞盤及密封件等構(gòu)成，油動機用螺栓固定在閥蓋上。

為實現(xiàn)緊急狀況下速關(guān)閥的快速關(guān)閉，配置了速關(guān)組合件、危急保安裝置。速關(guān)組合件主要由速關(guān)油電磁閥1842，啟動油電磁閥1843，停機電磁閥2222，2223，手動停機閥2250，速關(guān)試驗用手動閥2309，速關(guān)油回路上的Dg16插裝閥，停機回路上的Dg40插裝閥，啟動油油路上的溢流閥1853及節(jié)流孔等組成。速關(guān)組合件中，控制啟動電磁閥1843的時間繼電器設(shè)為60 s（一般為45～75 s），控制速關(guān)油電磁閥1842的時間繼電器設(shè)為15 s（一般為10～20 s）。溢流閥1853的作用：保持在啟動過程中，啟動油壓低于速關(guān)油壓。速關(guān)油壓約為0.05 MPa。

危急保安裝置的作用是當(dāng)小機出現(xiàn)故障時，危急保安裝置將速關(guān)閥中的速關(guān)油瀉掉，快速關(guān)閉速關(guān)閥，滑閥結(jié)構(gòu)見圖2。其工作原理是：從速關(guān)組合件來的開關(guān)油M，使危急保安裝置的滑閥處于工作位置，這樣壓力油從接口P經(jīng)節(jié)流孔板（Ф5.5 mm）進入危急保安裝置。由于活塞的環(huán)形面積比凸肩的環(huán)形面積小，所以運行時速關(guān)油在滑閥上的作用力大于彈簧力，將滑閥凸肩緊密地壓在套筒的端面上，這樣回油T被切斷，速關(guān)油經(jīng)油口E流出殼體，經(jīng)速關(guān)組合件進入速關(guān)閥。如果危急保安裝置前的油壓下降，則彈簧把滑閥推向套筒的端面使進油切斷，速關(guān)油與回油接通，速關(guān)油泄壓，則速關(guān)閥關(guān)閉。

圖2 危急保護裝置滑閥

2 速關(guān)閥故障原因分析

2.1 故障描述

A小機經(jīng)過大修后進行各項調(diào)試，高壓調(diào)門和低壓調(diào)門開啟正常，小機速關(guān)閥在調(diào)試和沖轉(zhuǎn)時無法正常打開，只能通過2次連續(xù)掛閘才可開啟速關(guān)閥。就地檢查發(fā)現(xiàn)，啟動油壓偏低。正常情況下啟動電磁閥帶電，啟動油壓達到0.75 MPa以上后，速關(guān)油壓建立，速關(guān)閥打開。但大修后調(diào)試過程中啟動油壓只有0.5 MPa左右，導(dǎo)致速關(guān)油壓不能建立，速關(guān)閥無法正常開啟。

2.2 原因分析

通過分析認(rèn)為引起速關(guān)閥啟動油壓低，速關(guān)油無法正常建立的原因可能有以下幾個方面：

（1）小機調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)油壓低。

（2）速關(guān)油油路電磁閥（2222，2223，2250，1842）、 啟動電磁閥（1843）、 溢流閥（1853）故障。

（3）速關(guān)閥油缸內(nèi)漏量大。

（4）啟動油節(jié)流孔被雜質(zhì)堵塞，節(jié)流太大，導(dǎo)致啟動油壓低。

（5）調(diào)節(jié)油至危急保護裝置節(jié)流孔被雜質(zhì)堵塞，導(dǎo)致速關(guān)油壓低。

（6）危急保安裝置內(nèi)漏量大。

3 故障處理

圖1 小機調(diào)節(jié)油系統(tǒng)

首先將A小機與掛閘正常的B小機相關(guān)油壓進行了比較（A，B小機各油壓力表取樣管引出位置相近，各油壓值具有可比性），數(shù)據(jù)見表1。由表1中可知，A，B小機調(diào)節(jié)油壓均為0.9 MPa，調(diào)節(jié)油壓正常。啟動電磁閥帶電后，B小機的啟動油壓能夠迅速建立，達到0.8 MPa，而A小機一開始只有0.3 MPa，然后緩慢上升到0.5 MPa，并且不再上升。15 s后速關(guān)油壓開始形成，只有0.3 MPa（B小機為0.8 MPa），無法打開速關(guān)閥。

按照以往處理經(jīng)驗，原因可能是啟動電磁閥卡澀，導(dǎo)致啟動油壓不能完全建立。于是對啟動電磁閥進行了清洗，但未見效果，更換新的電磁閥后仍無效。

如果速關(guān)電磁閥和停機電磁閥內(nèi)漏，泄油量過大，分流了啟動油的流量，也有可能導(dǎo)致啟動油壓偏低，故又對速關(guān)電磁閥和停機電磁閥進行了清洗，掛閘時啟動油壓仍偏低。

拆開調(diào)節(jié)油母管到速關(guān)組件之間的油管，再次拆下速關(guān)組件上的所有電磁閥，用白布蒙著壓縮空氣進行吹掃，未發(fā)現(xiàn)異物堵塞，更換1853溢流閥，恢復(fù)后掛閘，速關(guān)閥仍打不開。

因懷疑將速關(guān)閥油缸裝錯，檢查了速關(guān)閥油缸，停運A小機油系統(tǒng)后將A小機速關(guān)閥的油缸解體，沒有發(fā)現(xiàn)異常?？紤]到油缸內(nèi)漏較大，也會導(dǎo)致啟動油壓及速關(guān)油壓偏低，解體后更換了油缸桶與活塞之間2個聚四氟密封圈?；謴?fù)后掛閘，速關(guān)閥仍未打開。

經(jīng)過以上處理工作后，2.2原因分析中第1～4條可以排除。

在多次調(diào)試過程中，逐漸摸索出1條規(guī)律，第1次掛閘失敗后立即恢復(fù)，隨即進行第2次掛閘，這時啟動油壓緩慢上升到0.5 MPa后，能夠跳躍上升到0.75 MPa，15 s后速關(guān)電磁閥失電時，能夠建立正常的速關(guān)油壓，速關(guān)閥開啟。對此現(xiàn)象分析，很可能是第1次掛閘失敗后油壓未完全泄完時再掛閘，相對增加了進油量，保證了啟動油壓的建立。這就說明小機調(diào)節(jié)系統(tǒng)中可能有泄油量大的地方。

對調(diào)節(jié)油至危急保安裝置的節(jié)流孔進行了檢查，發(fā)現(xiàn)節(jié)流孔正常，無堵塞現(xiàn)象，排除第5條原因。又將啟動油至危急保安裝置的油管拆開，在管內(nèi)加裝堵板（試驗完成后將堵板拆除），然后再次進行掛閘，壓力迅速上升至0.8 MPa，啟動油壓正常，這也充分證明缺陷的原因就是危急保安裝置內(nèi)漏量偏大。

對于危急保安裝置內(nèi)漏量偏大的缺陷，有2種解決辦法。一是對危急保安裝置解體檢修；二是更改電磁閥的動作時間。但是，第1種處理方式需要對小機軸承箱進行解體，工作量較大，技術(shù)難度高，同時小修工期有限，不宜采用。于是采取了第2種方法：延長速關(guān)電磁閥（1842）、啟動電磁閥（1843）動作時間，確保各油壓正常，使小機正常啟動。

A小機速關(guān)電磁閥（1842）、啟動電磁閥（1843）動作時間的設(shè)定值現(xiàn)在分別是15 s和30 s，考慮到15 s時，速關(guān)電磁閥（1842）即失電，而此時啟動油壓還較低，油缸活塞和活塞盤可能沒有密封，不足以為速關(guān)油壓的建立提供充分的條件，使速關(guān)油由油缸回油口直接泄掉，速關(guān)閥無法開啟；或者，即使此時啟動油壓足以使油缸活塞和活塞盤密封，但是因為30 s時，啟動油就要泄放，因啟動油壓釋放較早，導(dǎo)致本來已經(jīng)達到密封狀態(tài)的油缸活塞和活塞盤再次脫離，速關(guān)油同樣從回油口泄放，速關(guān)閥無法開啟。經(jīng)過以上分析后，把A小機速關(guān)電磁閥（1842）、啟動電磁閥（1843）動作時間的設(shè)定值分別延長至60 s和90 s，再次試驗，A小機啟動油壓達到0.75 MPa，速關(guān)閥正常開啟，故障得到解決。

表1 不同狀態(tài)下A/B小機速關(guān)閥各油壓數(shù)值比較 MPa

由此可見，速關(guān)閥無法正常開啟的主要原因是危急保安裝置在機組長期運行后內(nèi)漏量變大，導(dǎo)致啟動油無法在原設(shè)定時間內(nèi)建立相應(yīng)的油壓。由于各臺機組速關(guān)閥油缸及危急保安裝置加工精度的誤差，其內(nèi)漏量不盡相同?？筛鶕?jù)具體情況對電磁閥的動作時間進行相應(yīng)的修改，以滿足速關(guān)閥啟動的油壓條件。

4 結(jié)語

綜上所述，速關(guān)閥無法正常開啟的根本原因就是啟動油壓低，不能在規(guī)定的時間內(nèi)迅速建立規(guī)定的油壓。只要順著這個方向分析，尋找到導(dǎo)致啟動油壓低的因素，然后逐個排除，問題最終會迎刃而解。

建議機組每次大修期間，將小機的危急保安裝置和速關(guān)閥油動機進行解體檢查，對滑閥和油缸內(nèi)部各個間隙進行測量，對內(nèi)漏量進行校驗，確?；匮b前各部件之間的密封間隙和泄漏量符合標(biāo)準(zhǔn)，從而避免機組運行過程中出現(xiàn)故障，保證機組的穩(wěn)定運行。

[1]郭延秋.大型火電機組檢修實用技術(shù)手冊——汽輪機分冊[M].北京：中國電力出版社，2005.