汽輪機(jī)氣動(dòng)疏水門故障率高的原因分析及處理

楊宇賢

（華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204）

汽輪機(jī)氣動(dòng)疏水門故障率高的原因分析及處理

楊宇賢

（華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204）

以某公司670MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組為例，分析了汽輪機(jī)氣動(dòng)疏水門故障率高的原因，給出了針對(duì)性的故障處理方法，并提出了預(yù)防措施，實(shí)施后故障由每次機(jī)組啟停平均發(fā)生16次降低到2.5次，取得了良好的效果。

超臨界機(jī)組；汽輪機(jī)；氣動(dòng)疏水門；電磁閥；故障率；分析及處理

1 故障概況

某公司＃3，＃4機(jī)組為670MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠產(chǎn)品，疏水門為氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式截止閥，控制部分采用交流220 V二位三通電磁閥。機(jī)組建成投運(yùn)后，機(jī)組啟停過程中氣動(dòng)疏水門故障隨著時(shí)間的增長(zhǎng)呈明顯上升趨勢(shì)，導(dǎo)致凝汽器溫度高、機(jī)組能耗上升，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成凝汽器真空度低，直接影響機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 故障分析處理

通過調(diào)閱＃3機(jī)組氣動(dòng)疏水門故障記錄，對(duì)其1年中氣動(dòng)疏水門故障情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。由表1可知，79.5%的氣動(dòng)疏水門故障由電磁閥損壞造成。

表1 氣動(dòng)疏水門故障情況統(tǒng)計(jì)

2.1 二位三通電磁閥工作原理

因?yàn)闅鈩?dòng)疏水門采用了直動(dòng)式二位三通電磁閥，為了查明電磁閥損壞的原因，對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析。它是利用電磁感應(yīng)原理驅(qū)動(dòng)閥芯，切斷或?qū)饴罚鸬娇刂茪庠赐〝嗟淖饔?，如圖1所示。

直動(dòng)式二位三通電磁閥由電磁鐵、閥芯、復(fù)位彈簧、密封圈、閥體組成，這種電磁閥有2個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，在電磁閥沒有接通電源時(shí)，閥芯在復(fù)位彈簧的的作用下保持在關(guān)閉端，閥芯切斷供氣口P與工

圖1 直動(dòng)式二位三通電磁閥工作原理圖

作口A連接的管路，此時(shí)工作口A通過閥芯上的氣槽與排氣口R保持常通，疏水門氣缸中的壓縮空氣由排氣口排出。

當(dāng)電源向電磁閥輸入額定電壓（220 V）的交流電流時(shí)，電磁鐵線圈帶電，產(chǎn)生一個(gè)極性穩(wěn)定的電磁場(chǎng)，在此電磁場(chǎng)的作用下，閥芯克服彈簧力，被電磁力吸引到開啟端，從而切斷排氣口R所連接的管路，此時(shí)供氣口P與工作口A保持常通，壓縮空氣進(jìn)入疏水門氣缸，推動(dòng)閥門動(dòng)作。

2.2 電磁閥損壞原因分析及處理

檢查損壞后更換下來的電磁閥，發(fā)現(xiàn)主要損壞部分為電磁線圈和橡膠密封件。

2.2.1電磁閥線圈損壞的處理

檢查損壞后的電磁閥線圈時(shí)，發(fā)現(xiàn)電磁閥線圈均為開路，根據(jù)電路原理，當(dāng)電磁閥電磁線圈開路后，電磁閥接通電源時(shí)因線圈無法形成電流，不能產(chǎn)生電磁場(chǎng)，形成不了電磁力，閥芯不能克服彈簧力動(dòng)作，閥芯的位置與電磁閥未接通電源時(shí)沒有變化，保持在關(guān)閉端，閥芯仍為切斷供氣口P與工作口A連接的管路的狀態(tài)，此時(shí)工作口A通過閥芯上的氣槽與排氣口R保持常通。因此，氣動(dòng)疏水門在電磁閥線圈損壞后，接通和不接通電源時(shí)均獲得不了動(dòng)力氣源，使得氣動(dòng)疏水門位置無法改變，出現(xiàn)了閥門故障。

將此類電磁閥的線圈更換后，即能實(shí)現(xiàn)電磁閥的正常動(dòng)作，使氣動(dòng)疏水門的氣源回路恢復(fù)正常，消除了氣動(dòng)疏水門故障。

2.2.2電磁閥橡膠密封件損壞的處理

對(duì)橡膠密封件損壞的電磁閥進(jìn)行通氣試驗(yàn)證明，當(dāng)橡膠密封件損壞后，雖然電磁閥在接通電源時(shí)閥芯動(dòng)作正常，但閥芯無法起到切斷、轉(zhuǎn)換氣路的作用，使供氣口P、工作口A與排氣口R常通，氣源直接被排出，閥體出現(xiàn)持續(xù)排氣現(xiàn)象。而進(jìn)氣口A即使在電磁閥動(dòng)作時(shí)也無法獲得有效氣源，氣動(dòng)疏水門氣源回路被破壞而無法正常工作，導(dǎo)致氣動(dòng)疏水門故障。

將此類電磁閥體更換后，在電磁閥未接通電源時(shí)，閥體無持續(xù)排氣現(xiàn)象，接通電源后，供氣口P與進(jìn)氣口A聯(lián)通正常，供氣口P與排氣口R被可靠隔離，氣動(dòng)疏水門氣源回路恢復(fù)正常，閥門故障消除。

2.3 進(jìn)一步分析與處理

找到了氣動(dòng)疏水門故障的原因和解決方法，為迅速消除設(shè)備缺陷提供了保障，但機(jī)組啟停過程中出現(xiàn)大量氣動(dòng)疏水門故障的問題沒有得到緩解，導(dǎo)致電磁閥大量損壞的根源是什么呢？

通過對(duì)2次機(jī)組啟停過程的跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)所有故障氣動(dòng)疏水門均采用了電磁閥緊貼閥體的安裝方式（如圖2所示），且在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣動(dòng)疏水門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，閥體溫度為50℃左右，電磁閥體溫度高達(dá)67℃，當(dāng)氣動(dòng)疏水門處于開啟狀態(tài)時(shí)，疏水門閥體溫度可達(dá)200℃以上，而電磁閥正常工作溫度為30～60℃，過高的溫度極易造成電磁閥損壞。

圖2 電磁閥緊貼閥體的安裝方式

電廠機(jī)組啟停時(shí)，汽輪機(jī)疏水門長(zhǎng)時(shí)間處于開啟狀態(tài)，閥體溫度均高達(dá)200℃以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電磁閥正常工作溫度，其電磁線圈和橡膠密封件是對(duì)溫度最為敏感的部分，在持續(xù)高溫下?lián)p壞，破壞了氣動(dòng)疏水門正常的氣源回路，最終導(dǎo)致閥門故障。

通過以上分析易知，單純地對(duì)故障電磁閥進(jìn)行更換，只能暫時(shí)消除氣動(dòng)疏水門的故障，沒有從根本上解決問題。為了徹底消除隱患，對(duì)氣動(dòng)疏水門電磁閥的安裝方式進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，結(jié)合每個(gè)疏水門所處的環(huán)境，選擇電磁閥的安裝位置，確保近處無熱源，同時(shí)要利于散熱。在此基礎(chǔ)上，再安裝電磁閥與氣動(dòng)疏水門閥體聯(lián)接的供氣管，要求直線距離在20 cm以上，防止閥體高溫沿供氣管傳導(dǎo)至電磁閥而損壞電磁閥，具體安裝情況如圖3所示。

圖3 改造后氣動(dòng)疏水門電磁閥安裝方式

改造后實(shí)際工況使用驗(yàn)證，電磁閥工作環(huán)境溫度均在35℃左右，未再出現(xiàn)電磁閥損壞導(dǎo)致的閥門故障。

3 故障防范處理

通過對(duì)氣動(dòng)疏水門故障的檢查處理，發(fā)現(xiàn)氣動(dòng)門的單一選型方式往往不能很好地適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從而造成一些設(shè)備隱患。如果在實(shí)際工作中不能深入分析，僅僅依靠簡(jiǎn)單地更換損壞設(shè)備來消除故障，只能治標(biāo)而不能治本。只有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行設(shè)備選型，或?qū)鈩?dòng)門及附件進(jìn)行適應(yīng)性改變，才能從根本上消除隱患。

通過對(duì)其他氣動(dòng)疏水門進(jìn)行梳理，對(duì)存在類似隱患的閥門均采用了使電磁閥遠(yuǎn)離熱源的改造措施，大大降低了氣動(dòng)疏水門的故障率。

4 結(jié)束語

通過對(duì)氣動(dòng)疏水門故障的深入分析和處理，并采取了以上防范措施，該公司氣動(dòng)疏水門故障次數(shù)由每次機(jī)組啟停平均發(fā)生16次降低到2.5次，在生產(chǎn)中收到了非常明顯的效果，消除了啟停機(jī)過程中凝汽器溫度高、真空度下降的問題，機(jī)組設(shè)備健康水平有了明顯的提高。

［1］李鐵.濾池氣動(dòng)門型閘板閥故障判斷及處理［J］.給水排水，2009（8）：95-98.

（本文責(zé)編：白銀雷）

TK 223.5

：B

：1674-1951（2015）05-0057-02

楊宇賢（1975—），男，山東即墨人，高級(jí)工程師，工程碩士，從事熱工自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用和熱控技術(shù)監(jiān)督方面的工作（E-mail：yyxcat＠163.com）。

2014-11-18；

2015-03-28