220MW機(jī)組主汽門及調(diào)門典型故障分析及處理

趙學(xué)鋒

火力發(fā)電廠汽輪機(jī)高、中壓主汽門及調(diào)門在啟停機(jī)及活動實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)卡澀、關(guān)閉不到位等故障情況，給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成極大的影響，為此，結(jié)合石景山發(fā)電廠近年來所遇到的幾種典型主汽門、調(diào)門故障的發(fā)生過程，原因分析以及解決方法，進(jìn)行總結(jié)并提供給大家作為參考并共同探討。

一、概述

北京石景山熱電廠，裝有4臺220MW熱電聯(lián)合三缸雙排汽機(jī)組。4臺機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)由東方汽輪機(jī)廠自控公司設(shè)計(jì)，由石景山熱電廠檢修公司獨(dú)立安裝、調(diào)試完成，每臺機(jī)組設(shè)置14個(gè)油動機(jī)，分別控制2個(gè)高壓主汽門，4個(gè)高壓調(diào)速汽門，2個(gè)中壓主汽門，4個(gè)中壓調(diào)速汽門，最后2個(gè)油動機(jī)控制低壓蝶閥。高壓主汽門是汽輪機(jī)用于快速切斷汽輪機(jī)進(jìn)汽、停機(jī)的保護(hù)裝置，其結(jié)構(gòu)類似于截止閥，用壓力油控制快速關(guān)閉與開啟，關(guān)閉時(shí)間小于400毫秒。高壓調(diào)節(jié)閥由垂直向的彈簧關(guān)閉和用垂直向的油動機(jī)開啟，調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)關(guān)閉時(shí)間小于500毫秒。高壓主汽門、調(diào)門是汽輪機(jī)防止超速的最關(guān)鍵保護(hù)裝置，汽輪機(jī)防超速保護(hù)也是通過快速關(guān)閉高、中壓主汽門及調(diào)門來實(shí)現(xiàn)的。汽輪機(jī)一旦超速，很容易發(fā)生飛車，軸系斷裂、汽輪機(jī)報(bào)廢等惡性安全事故，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。下面通過近年來發(fā)生在石景山熱電廠發(fā)電運(yùn)行中遇到的幾個(gè)典型故障案例進(jìn)行分析及處理。

二、典型故障案例分析及處理

案例1：氧化皮脫落引起的汽門故障

2011年5月22日24時(shí)，停機(jī)過程中1號、4號中壓調(diào)速汽門卡澀關(guān)不到位，用銅棒將調(diào)門敲擊至關(guān)閉位置。次日，進(jìn)行汽門活動實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)正常。5月25日檢修人員將1、4號中調(diào)門吊出后檢查瓦絡(luò)與套筒徑向活動自如。只是門桿卡在門桿套中。在拆卸瓦絡(luò)時(shí)，發(fā)現(xiàn)1#調(diào)門用銅棒敲擊幾下后順利從門座拆出。拉出后檢查瓦絡(luò)表面與套筒內(nèi)壁無卡澀痕跡及劃痕，但門桿與門桿套有明顯磨痕，發(fā)現(xiàn)在門桿上有部分氧化皮碎屑隨拆卸過程中帶出。在把氧化皮碎屑清理干凈后，取三點(diǎn)測量門桿直徑及門桿套直徑，間隙約30絲。4#調(diào)門拆卸過程較一號調(diào)門困難，將門桿敲擊進(jìn)門桿套中，才將瓦絡(luò)取出，拆出后檢查瓦絡(luò)與套筒無卡澀摩擦痕跡，門桿與門桿套摩擦痕跡明顯，并且有氧化皮碎渣從門桿套中掉出。檢查門桿套內(nèi)部有殘留磨損氧化皮的顆粒，清理后同樣測量門桿與門桿套直徑，間隙約30絲。檢查1、4號中調(diào)門止動叉外觀良好，無磨損現(xiàn)象；檢查瓦絡(luò)上的止動槽也無磨損痕跡。測量門桿彎曲度正常。從以上經(jīng)過分析可見，造成汽門卡澀關(guān)不到位的原因?yàn)椋?號中調(diào)門在活動試驗(yàn)后氧化皮脫漏，被門桿帶出。而4號中調(diào)門桿與套之間的氧化皮卡澀嚴(yán)重。氧化皮卡在門桿與門桿套之間。無法關(guān)閉到零位。綜合上述拆卸中的檢查確認(rèn)：瓦絡(luò)與瓦絡(luò)套徑向活動自如不存在卡澀現(xiàn)象；止動叉與止動槽配合間隙在6mm，不存在卡澀問題；門桿彎曲度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，同樣不存在因門桿彎曲造成門桿卡澀。故1、4號中調(diào)門在停機(jī)中卡澀缺陷為門桿與門桿套間的氧化皮脫落造成。導(dǎo)致門桿與門桿套徑向間隙（徑向間隙標(biāo)準(zhǔn)：0.30-0.40mm）變小造成卡澀。

氧化皮引起的汽門卡澀最為常見，遇到此類問題我們要首先進(jìn)行此方面的分析排查。

高溫氧化皮的產(chǎn)生是由鐵與水蒸氣在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的鱗片狀黑色的四氧化三鐵。金屬高溫氧化的現(xiàn)象是普遍存在的，因此我們要考慮更換高溫氧化性能好材料的閥桿和閥套，同時(shí)，要加強(qiáng)進(jìn)行油質(zhì)分析，保證油質(zhì)合格，防止油中帶水造成故障，提高蒸汽品質(zhì)，防止汽門因蒸汽品質(zhì)差造成卡澀。

案例2：電磁閥縮孔直徑變大引起的汽門故障

2012年3月2日15時(shí)許，2號機(jī)2號中壓主汽門在做活動汽門試驗(yàn)時(shí)關(guān)到位后開啟時(shí)間緩慢，檢修人員接到電話后到現(xiàn)場進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)關(guān)閉信號發(fā)出后汽門正常關(guān)至試驗(yàn)位置，開啟后用時(shí)較之前做試驗(yàn)時(shí)長（約6分鐘）。開啟油動機(jī)入口濾網(wǎng)直通門后重新做試驗(yàn)，汽門開啟用時(shí)約5分鐘，后進(jìn)行更換油動機(jī)入口濾網(wǎng)工作，更換后做汽門活動試驗(yàn)，汽門關(guān)閉后開啟用時(shí)3分10秒。從以上經(jīng)過分析汽門在關(guān)閉試驗(yàn)過程中能夠迅速響應(yīng)，應(yīng)排除為汽門內(nèi)部機(jī)械卡澀原因，開啟時(shí)間遲緩經(jīng)更換油動機(jī)入口濾芯工作后沒有得到明顯好轉(zhuǎn)，分析后可排除由于油動機(jī)入口濾芯阻塞造成油路不通，油質(zhì)化驗(yàn)合格，因此可排除油質(zhì)差造成堵塞原因。經(jīng)過以上分析懷疑為試驗(yàn)電磁閥發(fā)生故障或?yàn)橛蛣訖C(jī)集成塊內(nèi)縮孔故障造成開啟遲緩。機(jī)組檢修時(shí)對電磁閥及縮孔進(jìn)行了檢查更換，發(fā)現(xiàn)排油縮孔變大從而引起汽門開啟緩慢。

電磁閥故障及縮孔孔徑的改變也是引起汽門及調(diào)門故障的一個(gè)主要原因，在機(jī)組啟停機(jī)及實(shí)驗(yàn)過程中，時(shí)有發(fā)生。因此，應(yīng)縮短其檢修周期，在機(jī)組進(jìn)行停機(jī)時(shí)，對此應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，及時(shí)處理。

案例3：高調(diào)門進(jìn)油縮孔脫落引起的主汽門故障

2013年4月8日，機(jī)組停機(jī)過程中，左側(cè)高壓主汽門，左右側(cè)中壓主汽門全關(guān)后開啟約20mm，無法關(guān)閉。就地檢查各主汽門縮孔，伺服閥均無異常，檢查回油管路正常。由此現(xiàn)象可知抗燃油排油不暢造成主汽門全關(guān)后開啟少許。關(guān)閉所有高、中壓主汽門，高、中壓調(diào)速汽門油動機(jī)入口濾網(wǎng)前截?cái)嚅T，直通門，并逐一開通進(jìn)行試驗(yàn)，觀察發(fā)生故障的主汽門開度變化情況。當(dāng)開通2號高壓調(diào)速汽門油動機(jī)入口油門時(shí)，左側(cè)中壓主汽門開啟，檢查2號高調(diào)門，發(fā)現(xiàn)其縮孔已脫落。由以上現(xiàn)象進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)右側(cè)高壓主汽門離2號高調(diào)門距離較遠(yuǎn)，卻與抗燃油箱距離最近，因此在其余主汽門關(guān)閉后均開啟少許的情況下，右側(cè)高壓主汽門關(guān)閉后未動作。左側(cè)中壓主汽門距離2號調(diào)門較近，彈簧彈力又較小，因此相對反應(yīng)更為敏感。調(diào)節(jié)配汽系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)的，各個(gè)汽門、調(diào)門通過抗燃油相互串聯(lián)在一起，當(dāng)某一個(gè)發(fā)生問題時(shí)，可能會聯(lián)動多個(gè)汽門產(chǎn)生故障。

案例4：環(huán)境溫度高引起的汽門故障

2014年1月28日，3號機(jī)左側(cè)中壓主汽門活動實(shí)驗(yàn)時(shí)未動作，熱工測量電磁線圈阻值1.6千歐，合格，油質(zhì)化驗(yàn)合格，繼續(xù)試驗(yàn)幾次后實(shí)驗(yàn)正常。之后分別于3月18日和4月25日做實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)類似的現(xiàn)象，其他時(shí)間每周兩次活動汽門實(shí)驗(yàn)正常。此現(xiàn)象多次發(fā)生排除油中含雜質(zhì)卡澀電磁閥的偶然性，電磁閥也動作正常，無損壞。經(jīng)過現(xiàn)場觀察，比對，發(fā)現(xiàn)3號機(jī)左側(cè)中壓主汽門處環(huán)境溫度比右側(cè)高5攝氏度。制作專用蓋板后至今實(shí)驗(yàn)正常。由上面的問題發(fā)現(xiàn)是下面來的高溫蒸汽造成線圈接頭接觸不良，從而引起的實(shí)驗(yàn)故障。針對此類情況，要提供保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的環(huán)境，尤其是電磁傳感元件，易受溫度、適度等影響。

三、結(jié)語

以上案例僅是石景山發(fā)電廠近年來主汽門及調(diào)速汽門出現(xiàn)的一些典型故障，當(dāng)時(shí)某些故障的分析及處理頗廢了一些功夫，也走了一些彎路，如今進(jìn)行簡單的歸納和總結(jié)，希望能夠給專業(yè)人員在解決同類的故障時(shí)提供借鑒，為確保機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供幫助。