中排供熱調(diào)節(jié)閥卡澀故障分析及處理

錢 毅

（南通天生港發(fā)電有限公司，江蘇 南通 226003）

1 機(jī)組簡(jiǎn)介

某電廠1，2號(hào)330 MW機(jī)組均采用上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的N330-16.7/538/538型高中壓合缸、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、凝汽式亞臨界汽輪機(jī)。

為滿足供熱需要，該廠于2000年實(shí)施了供熱改造，機(jī)組型號(hào)更改為C330-16.67/1.0/538/538。供汽系統(tǒng)采用壓力匹配器，利用汽輪機(jī)高壓缸排汽冷段的再熱蒸汽作為壓力匹配器的驅(qū)動(dòng)蒸汽，中壓缸排汽作為抽汽調(diào)壓。單臺(tái)機(jī)組冷再熱蒸汽的最大流量為50 t/h，中排蒸汽的最大流量為200 t/h，供熱蒸汽參數(shù)為：1.2 MPa，330 ℃。在汽輪機(jī)中低壓缸連通管上加裝三通裝置，向外引出1根Φ720 mm×14 mm的抽汽管道，并加裝口徑為1 200 mm的抽汽壓力調(diào)節(jié)蝶閥(以下稱中排供熱調(diào)節(jié)閥)，閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)油動(dòng)機(jī)接入DEH(汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng))中進(jìn)行控制，以調(diào)節(jié)中排供熱壓力。

2 中排供熱調(diào)節(jié)閥卡澀故障

實(shí)施供熱改造后，機(jī)組在電網(wǎng)中仍要承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，對(duì)外供熱時(shí)，電、熱負(fù)荷波動(dòng)較大，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)頻繁。當(dāng)電負(fù)荷下降時(shí)，逐步關(guān)小調(diào)節(jié)閥，利用中排憋壓來滿足對(duì)外供熱壓力的需要。

2011-07-14，2號(hào)機(jī)負(fù)荷260 MW，中排供熱調(diào)節(jié)閥對(duì)外供熱流量30 t/h。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，2號(hào)機(jī)中排供熱調(diào)節(jié)閥的閥門指令值與實(shí)際值偏差較大。在DCS系統(tǒng)中將該閥從自動(dòng)調(diào)節(jié)切換至手動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)閥門關(guān)至33 %開度時(shí)無法繼續(xù)下調(diào)，但可正常開啟。多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，閥門在33 %開度時(shí)均有卡澀現(xiàn)象。為保證供熱負(fù)荷和機(jī)組的安全，將中排供熱調(diào)節(jié)閥調(diào)至1號(hào)機(jī)，關(guān)閉2號(hào)機(jī)中排對(duì)外供熱電動(dòng)閥，2號(hào)機(jī)停止供熱。

3 中排供熱調(diào)節(jié)閥的控制原理

該中排供熱調(diào)節(jié)閥集高溫蒸汽流量調(diào)節(jié)和快速關(guān)閉功能于一體，型號(hào)為YTKD7041H-25C7，為上海汽輪機(jī)有限公司配套供應(yīng)。液壓控制系統(tǒng)為EH油控制，油動(dòng)機(jī)的主要部件有伺服閥、卸荷閥、位移傳感器LVDT、隔離閥、快關(guān)電磁閥等。油動(dòng)機(jī)上的主要控制元件采用MOOG公司生產(chǎn)的雙噴嘴擋板式電液伺服閥，采用單側(cè)進(jìn)油控制，即抗燃油液壓力驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)的開啟，油動(dòng)機(jī)彈簧力驅(qū)使閥門及油動(dòng)機(jī)向關(guān)閉位置移動(dòng)。油動(dòng)機(jī)的液壓控制原理如圖1所示。

伺服閥將閥位控制指令電信號(hào)放大后轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)，控制高壓進(jìn)油的通道。油動(dòng)機(jī)活塞的上、下油腔分別與系統(tǒng)高壓進(jìn)油、回油相通。油動(dòng)機(jī)活塞移動(dòng)，經(jīng)齒條、齒輪帶動(dòng)汽閥使之旋轉(zhuǎn)開啟或關(guān)閉，同時(shí)帶動(dòng)線性位移傳感器，將油動(dòng)機(jī)活塞的機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并作為反饋信號(hào)與閥位指令電信號(hào)相疊加。伺服閥回到中間位置時(shí)，可切斷油缸控制腔與系統(tǒng)進(jìn)油、回油通道，使油動(dòng)機(jī)及汽閥操作軸停止移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)并保持在穩(wěn)定的閥位開度位置?？礻P(guān)電磁閥得電后，控制卸荷閥動(dòng)作，快速卸去油缸活塞下部的抗燃油，從而迅速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥。

圖1 油動(dòng)機(jī)的液壓控制原理

4 故障原因分析及處理過程

故障發(fā)生后，檢修人員在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)閥門進(jìn)行了外部檢查，發(fā)現(xiàn)閥門實(shí)際位置與指示值對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)裝置箱內(nèi)的齒輪及齒條、軸套無明顯損壞現(xiàn)象。

熱控人員對(duì)控制信號(hào)及回路進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，LVDT檢查正常。運(yùn)行人員通過一系列試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)中排供熱調(diào)節(jié)閥關(guān)閉到33 %開度時(shí)卡澀。

結(jié)合中排供熱調(diào)節(jié)閥故障現(xiàn)象，工作人員進(jìn)行了分析和判斷，認(rèn)為造成該閥卡澀的原因可能有以下幾個(gè)方面。

4.1 伺服閥卡澀故障

由于2號(hào)機(jī)C修后運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，油中顆粒度增多，有可能導(dǎo)致伺服閥濾網(wǎng)堵塞或部套卡澀造成閥門拒動(dòng)。工作人員決定在機(jī)組運(yùn)行中對(duì)故障伺服閥進(jìn)行更換。伺服閥液壓油路配有HP高壓油進(jìn)、出油手動(dòng)隔離閥，可確保在伺服閥發(fā)生故障后，方便對(duì)伺服閥進(jìn)行在線隔離、更換。

按制造廠說明書，在關(guān)閉電液伺服閥進(jìn)、出油隔離閥后，正常情況下內(nèi)閥位在1 h減小在5 %以內(nèi)；但若隔離閥不嚴(yán)密、油動(dòng)機(jī)油缸活塞密封不佳，引起系統(tǒng)內(nèi)漏，則油動(dòng)機(jī)彈簧力會(huì)克服抗燃油液壓力導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)及閥門關(guān)閉。雖然該供熱調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)有最低安全通流量，即通過低壓缸的蒸汽流量為300～400 t/h時(shí)，可維持機(jī)組負(fù)荷在200 MW左右，但運(yùn)行操作稍有不慎，仍有跳機(jī)的可能。

針對(duì)上述隱患，在對(duì)伺服閥進(jìn)行在線隔離、更換時(shí)，工作人員制定了嚴(yán)格的安全措施和應(yīng)急預(yù)案。檢修人員應(yīng)加強(qiáng)與機(jī)務(wù)、熱控專業(yè)的協(xié)調(diào)；運(yùn)行人員應(yīng)密切監(jiān)視機(jī)組負(fù)荷、振動(dòng)等相關(guān)參數(shù)，若發(fā)生異常情況，應(yīng)迅速調(diào)整鍋爐汽包水位。

在線更換伺服閥時(shí)，發(fā)現(xiàn)該閥閥位未有變化。檢修人員更換了伺服閥，清洗濾網(wǎng)后，進(jìn)行了多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥仍在33 %開度時(shí)發(fā)生卡澀?？瓎栴}未能得到解決。

4.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障

油動(dòng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障的主要表現(xiàn)為：彈簧筒內(nèi)彈簧座與筒體存在卡澀，內(nèi)部部件脫落、移位，導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)彈簧力不足，無法克服抗燃油壓力，造成調(diào)節(jié)閥關(guān)閉不到位。

因此，在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)檢修人員調(diào)整了油動(dòng)機(jī)彈簧緊力，擰緊調(diào)整螺絲2圈，但調(diào)節(jié)閥仍在33 %開度時(shí)卡澀。聯(lián)系制造廠家后，檢修人員決定利用機(jī)組調(diào)停機(jī)會(huì)進(jìn)行閥門快關(guān)試驗(yàn)，檢查油路，判斷是否為閥門內(nèi)部故障引起的卡澀。

通過操作快關(guān)電磁閥，對(duì)閥門進(jìn)行快關(guān)試驗(yàn)，以增大彈簧力。進(jìn)行多次快關(guān)試驗(yàn)，調(diào)節(jié)閥均可關(guān)閉到位；但正常給伺服閥指令時(shí)，該調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí)仍存在卡澀。

鑒于此種情況，可初步判斷油路各部件基本正常，估計(jì)為閥門內(nèi)部異常，應(yīng)在機(jī)組大修期間解體調(diào)節(jié)閥以查找故障原因。

4.3 閥體內(nèi)部故障

閥體內(nèi)部故障主要由閥瓣與閥體之間存在異物或內(nèi)部部件變形或損壞引起。閥瓣圍繞閥桿中心線作90°轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)閥門的開或關(guān)，為防止閥瓣偏心，閥瓣在閥桿軸端依靠固定銷軸向定位。在供熱過程中，由于電熱負(fù)荷變化大，該調(diào)節(jié)閥經(jīng)常參與調(diào)節(jié)，作用在碟板上的壓力變化較大；同時(shí)又受到高溫、水汽等惡劣環(huán)境的影響，有可能造成閥門內(nèi)部部件變形或損壞，從而造成閥門卡澀。

2012年10月，2號(hào)機(jī)組A修，解體調(diào)節(jié)閥時(shí)發(fā)現(xiàn)閥板、筒體無變形，閥瓣與閥體之間無異物，但閥體與閥瓣間有多處擦痕。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)閥桿軸端固定銷磨損嚴(yán)重且已斷裂。檢修人員對(duì)閥瓣進(jìn)行復(fù)位，對(duì)閥桿軸端固定銷進(jìn)行了重新加工、更換。解體檢查傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)油動(dòng)機(jī)彈簧座主彈簧已斷裂，也對(duì)其進(jìn)行了更換。

5 結(jié)束語

經(jīng)過相應(yīng)處理后，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉正常，困擾機(jī)組供熱的難題得以解決。最終得出引起中排供熱調(diào)節(jié)閥閥門卡澀的根本原因是：閥桿軸端固定銷磨損斷裂，閥瓣定位失效，造成閥瓣偏心與閥體碰擦，導(dǎo)致閥門拒動(dòng)。

從這起中排供熱調(diào)節(jié)閥卡澀的發(fā)現(xiàn)和處理過程，可總結(jié)出以下幾個(gè)方面的經(jīng)驗(yàn)。

(1)機(jī)組在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)中排供熱調(diào)節(jié)閥卡澀時(shí)，應(yīng)立即切換到臨機(jī)供熱，在低負(fù)荷情況下盡可能滿足供汽壓力和溫度，保證供熱的安全和需要。

(2)加強(qiáng)EH油質(zhì)監(jiān)視及管理，做到有問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理。EH油中雜質(zhì)顆粒度增多易引起伺服閥卡澀，導(dǎo)致閥門拒動(dòng)。在線更換伺服閥時(shí)，要做好安全措施，加強(qiáng)監(jiān)視和管理工作。

(3)點(diǎn)檢員要適時(shí)調(diào)整閥門的檢修周期，定期對(duì)閥門軸端固定銷進(jìn)行檢查。

1 上海新華控制技術(shù)(集團(tuán))有限公司．電站汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)—DEH[M]．北京：中國電力出版社，2005．