簡(jiǎn)析再減氣動(dòng)調(diào)節(jié)門振動(dòng)的原因及解決辦法

劉鐵城

[摘要]電廠鍋爐再熱汽減溫水調(diào)節(jié)門，是調(diào)節(jié)鍋爐再熱汽溫，保護(hù)鍋爐再熱器的重要設(shè)備。再熱汽減溫水調(diào)節(jié)門在運(yùn)行中發(fā)生高頻振動(dòng)危害極大，本文通過(guò)對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)門振動(dòng)的原因進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，找出主要原因，采取相應(yīng)措施，最終消除閥門振動(dòng)。

[關(guān)鍵詞]再熱汽減溫水調(diào)節(jié)門;振動(dòng);要因確定;解決措施

電廠鍋爐再熱汽減溫水調(diào)節(jié)門也稱再熱汽事故噴水調(diào)節(jié)門，是調(diào)節(jié)鍋爐再熱汽溫的重要設(shè)備。根據(jù)設(shè)計(jì)，額定工況下再熱汽溫度調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)整燃燒器擺角和調(diào)整煙氣擋板實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)門處于關(guān)閉狀態(tài)。而實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中由于煤種變化、鍋爐漏風(fēng)等諸多原因，再減調(diào)節(jié)門的使用率非常高。再減調(diào)節(jié)門在燃燒器擺角調(diào)整和煙氣擋板調(diào)整無(wú)效的情況下開啟，噴水減溫，維持再熱汽溫恒定，保護(hù)再熱器。

一、調(diào)節(jié)門高頻振動(dòng)的危害

某電廠再熱汽減溫水調(diào)節(jié)門運(yùn)行中多次出現(xiàn)調(diào)節(jié)門高頻振動(dòng)，與之連接管道劇烈振動(dòng)，造成設(shè)備損壞。嚴(yán)重的一次將閥桿震斷，系統(tǒng)退出備用。為防止再熱汽溫超溫，保證再熱器安全，降負(fù)荷運(yùn)行，直接影響電廠效益。振動(dòng)還可能導(dǎo)致管道斷裂，造成機(jī)組非停和人身安全事故。

二、再減調(diào)節(jié)門振動(dòng)原因分析

再熱汽減溫水調(diào)節(jié)門產(chǎn)生振動(dòng)，原因是多方面的。我對(duì)振動(dòng)原因進(jìn)行歸納分類，從執(zhí)行器、閥門本身、被調(diào)介質(zhì)等三方面來(lái)闡述。通過(guò)原因分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況找出主要原因，采取相應(yīng)措施，問(wèn)題最終解決。

1、氣動(dòng)執(zhí)行器的原因：該閥門采用正作用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行器的定位器采用智能定位器。調(diào)節(jié)的原理是機(jī)組DCS對(duì)檢測(cè)到的再熱汽溫度與再熱汽溫設(shè)定值的偏差情況進(jìn)行PID運(yùn)算，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果發(fā)出調(diào)整指令到定位器。定位器根據(jù)DCS給定指令和自身反饋位置計(jì)算并動(dòng)作，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整并通過(guò)反饋桿將位置信號(hào)傳遞給定位器，當(dāng)反饋信號(hào)與指令信號(hào)仍有偏差時(shí)，定位器會(huì)繼續(xù)調(diào)整，直到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置與指令之間不存在偏差。如果定位器靈敏度太高，則系統(tǒng)微小的擾動(dòng)，就會(huì)轉(zhuǎn)換成定位器很大的輸出信號(hào)。比如再熱汽溫度的微小的變化令執(zhí)行器頻繁的調(diào)整，造成閥門振動(dòng)。這種振動(dòng)往往伴隨著定位器的頻繁進(jìn)氣和排氣。此時(shí)在保證調(diào)節(jié)品質(zhì)的前提下，可適當(dāng)降低定位器的靈敏度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

定位器連接部件松動(dòng)或者傳動(dòng)部件銹蝕不靈活，如反饋桿卡澀或松動(dòng)，受周圍其他設(shè)備振動(dòng)影響，反饋信號(hào)會(huì)產(chǎn)生跳躍性變化，與指令不對(duì)應(yīng)，造成調(diào)整頻繁，產(chǎn)生跳躍式振蕩。連接件松動(dòng)或卡澀均可通過(guò)外觀檢查發(fā)現(xiàn)，此時(shí)應(yīng)檢修定位器連接部件，潤(rùn)滑活動(dòng)部件，以消除松動(dòng)、卡澀。

由于氣動(dòng)調(diào)節(jié)門進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)受不平衡力作用，氣源壓力波動(dòng)會(huì)引起整個(gè)調(diào)節(jié)門產(chǎn)生振動(dòng)，為消除氣壓波動(dòng)原因造成閥門的振動(dòng)，可以對(duì)執(zhí)行器及其供氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查維修消除漏氣。

2、閥門本身的原因;該調(diào)節(jié)門采用單閥座閥體、閥籠結(jié)構(gòu)，閥籠上有節(jié)流孔和平衡孔，通過(guò)改變通流面積的大小來(lái)控制減溫水的流量。該閥門具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開關(guān)阻力小的特點(diǎn)。

閥門填料壓蓋擰得太緊，或填料老化、干澀等原因會(huì)造成調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)阻力加大。在小信號(hào)、小行程時(shí)閥門不動(dòng)作，反饋與指令則有偏差，定位器繼續(xù)執(zhí)行開的指令，當(dāng)閥門突然打開后，行程則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)需要的位置，產(chǎn)生開度過(guò)頭的現(xiàn)象，過(guò)頭后又進(jìn)行回調(diào)，會(huì)使調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生遲滯性振蕩，振動(dòng)曲線近似呈方形波。

3、介質(zhì)的影響：減溫水流過(guò)閥門時(shí)，由于閥門擾動(dòng)作用使流體的流向、壓力發(fā)生變化。調(diào)節(jié)閥在小開度時(shí)，節(jié)流口流通面積很小，調(diào)節(jié)閥前后差壓很大，至使減溫水在節(jié)流口處局部流速增大，壓力迅速降低。若局部壓力下降到液體在該溫度下的飽和壓力時(shí)，可使液體汽化，形成閃蒸，生成氣泡。氣泡破裂時(shí)形成強(qiáng)大的壓力變化和沖擊波，此時(shí)壓力一般可高達(dá)幾兆帕至幾十兆帕，且沖擊頻率高，破壞性很大。氣泡沖擊閥芯、閥體，使閥門產(chǎn)生高頻的劇烈振動(dòng)。閥門出現(xiàn)閃蒸時(shí)會(huì)發(fā)出噠噠的響聲，頻率很高。對(duì)于在可能產(chǎn)生閃蒸和汽化工況下運(yùn)行的閥門，應(yīng)該選用那些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可以避免閃蒸的閥門，或在調(diào)節(jié)閥下游安裝合適的節(jié)流環(huán)，減少流體流速變化率，避免形成閃蒸。

4、結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)，確定要因。通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真仔細(xì)的觀察，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)最易出現(xiàn)在再熱汽減溫水調(diào)閥初始開啟時(shí)。在振動(dòng)初期門桿上下跳動(dòng)，頻率突然增快，隨即閥體和連接管道劇烈振動(dòng)，并發(fā)出噠噠的響聲，頻率很高，勢(shì)如風(fēng)鎬。開度在1%—7%時(shí)出現(xiàn)的機(jī)率很高，在開度大于10%以上時(shí)此種現(xiàn)象出現(xiàn)的機(jī)率很低。通過(guò)振動(dòng)特征確認(rèn)閃蒸是造成調(diào)節(jié)門高頻振動(dòng)的主要原因。

三、針對(duì)原因，采取措施

1、針對(duì)氣動(dòng)執(zhí)行器方面的原因，在保證再熱汽溫達(dá)標(biāo)的前提下，調(diào)整閥門執(zhí)行器定位器的死區(qū)，降低響應(yīng)時(shí)間，適當(dāng)降低定位器的靈敏度，減少執(zhí)行器調(diào)整的頻率。檢修定位器連接部件，潤(rùn)滑活動(dòng)部件，消除部件卡澀、松動(dòng)并做好防松措施。檢查執(zhí)行器及其供氣管路，消除漏氣，減小氣壓波動(dòng)。

2、針對(duì)閥門方面的原因，更換盤根，調(diào)整閥門盤根預(yù)緊力，在保證門桿不漏汽的情況下降低盤根預(yù)緊力，減小調(diào)節(jié)閥動(dòng)作阻力。并對(duì)閥門支架進(jìn)行加固。通過(guò)調(diào)整定位器靈敏度、檢修執(zhí)行器，加固管系支撐、調(diào)整閥門盤根預(yù)緊力等措施實(shí)施，起到一定的效果，效果均不明顯，調(diào)節(jié)門高頻振動(dòng)時(shí)常發(fā)生。

3、為防止出現(xiàn)閃蒸，利用檢修機(jī)會(huì)，在調(diào)節(jié)門下游安裝了一臺(tái)手動(dòng)節(jié)流閥。節(jié)流閥起到一定的節(jié)流作用，相當(dāng)于安裝一個(gè)可調(diào)的節(jié)流環(huán)，使流體速度分次提高，減少流速變化率，同時(shí)提高了氣動(dòng)調(diào)節(jié)門后的壓力。通過(guò)反復(fù)調(diào)整節(jié)流閥的開度，發(fā)現(xiàn)節(jié)流閥在開度小于50%時(shí)，振動(dòng)現(xiàn)象基本消除。由于在調(diào)節(jié)門后加裝了節(jié)流門，降低了調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)的靈敏性。為了消除加裝節(jié)流門帶來(lái)的負(fù)效應(yīng)，后來(lái)通過(guò)更換閥籠使問(wèn)題得到解決。該閥籠通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加了節(jié)流孔的數(shù)量，減小了節(jié)流孔的直徑并改變了節(jié)流孔的布局。更換閥籠后提高了調(diào)節(jié)門內(nèi)介質(zhì)流速的均勻性，避免了局部高速，使流體壓力保持在該溫度下的飽和壓力以上，避開形成閃蒸的條件。更換閥籠后手動(dòng)節(jié)流閥全開，振動(dòng)也沒(méi)有發(fā)生。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，再減調(diào)整門振動(dòng)的原因是多方面的。有時(shí)振動(dòng)是由幾種因素混和疊加的結(jié)果，閃蒸是本文所述閥門發(fā)生振動(dòng)的主要原因，閥門卡澀與定位器靈敏度過(guò)高是出現(xiàn)閃蒸的誘因并促進(jìn)其發(fā)展。處理問(wèn)題要抓住主要原因，多方采取措施，就會(huì)收到效果。制定措施一定要針對(duì)主要原因，做到有的放矢，才能解決問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]《調(diào)節(jié)閥實(shí)用技術(shù)》.第1版.陸培文主編.機(jī)械工業(yè)出版社

[2]《調(diào)節(jié)閥手冊(cè)》第二版 林秋鴻等翻譯，詹姆斯W·哈奇森主編.化學(xué)工業(yè)出版社出版.