600 MW機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥振動(dòng)大的原因分析及處理措施

徐升

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江象山315722）

600 MW機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥振動(dòng)大的原因分析及處理措施

徐升

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江象山315722）

某600 MW超臨界機(jī)組運(yùn)行中高壓調(diào)節(jié)閥及油管路振動(dòng)大，伴隨著EH油泵電流突升及油壓降低，分步排查發(fā)現(xiàn)是由于油站蓄能器以及高壓供油管路蓄能器破裂，導(dǎo)致高壓氣體夾雜其他雜質(zhì)進(jìn)入油系統(tǒng)引起高壓調(diào)節(jié)閥伺服閥卡澀。經(jīng)逐個(gè)檢測，根據(jù)油動(dòng)機(jī)狀態(tài)確定相應(yīng)的處理方法，詳細(xì)介紹了在線隔離油動(dòng)機(jī)更換伺服閥過程，油系統(tǒng)已恢復(fù)正常運(yùn)行。

600 MW機(jī)組；蓄能器；調(diào)節(jié)閥；管路振動(dòng)；伺服閥；在線更換

1 系統(tǒng)概況

某哈爾濱汽輪機(jī)廠N600-24.2/566/566型600 MW超臨界機(jī)組，安裝有哈爾濱汽輪機(jī)廠配套提供的EH（抗燃油）系統(tǒng)，高壓調(diào)節(jié)閥采用伺服型執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

高壓油源從油站分3路油源分別供主機(jī)左側(cè)、主機(jī)右側(cè)和2臺(tái)汽泵汽輪機(jī)（簡稱小機(jī)）。3路供油油各有1路油管回油至油箱。左右兩側(cè)高、中壓主汽門油動(dòng)機(jī)AST（自動(dòng)危急遮斷）油和左右兩側(cè)高、中壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)OPC（超速保護(hù)控制）油分別在機(jī)頭匯流至AST-OPC電磁閥組塊。

本系統(tǒng)共設(shè)置5組高壓蓄能器，分別在6.9 m EH油油箱油站出口、主機(jī)左側(cè)13.7m供油母管、主機(jī)右側(cè)13.7 m供油母管以及A與B 2臺(tái)小機(jī)供油管路上。蓄能器充有高純氮?dú)猓渥饔檬窃谶m當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)將系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s能儲(chǔ)存起來，當(dāng)系統(tǒng)需要的時(shí)，又將壓縮能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗芏尫懦鰜?，重新補(bǔ)供給系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)瞬間壓力增大時(shí)，它可以吸收這部分的能量，保證整個(gè)系統(tǒng)壓力正常。

2 故障過程及現(xiàn)象

機(jī)組負(fù)荷600MW，機(jī)組順序閥運(yùn)行，1號(hào)調(diào)節(jié)閥（GV1）全開，2號(hào)調(diào)節(jié)閥（GV2）全開，3號(hào)調(diào)節(jié)閥（GV3）全關(guān)，4號(hào)調(diào)節(jié)閥（GV4）參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。13∶37 EH油泵A運(yùn)行，電流由33.9 A上升到42 A，EH油油壓由14.14MPa下降至13.93MPa。

14∶31運(yùn)行檢查發(fā)現(xiàn)GV4調(diào)門就地振動(dòng)大，EH油泵電流偏大為44 A，EH油回油濾網(wǎng)差壓高報(bào)警閃爍，14∶50將機(jī)組進(jìn)汽方式切成單閥方式運(yùn)行，15∶04系統(tǒng)EH油油壓低保護(hù)動(dòng)作，聯(lián)啟B抗燃油泵，見圖1。兩泵最大電流分別達(dá)55.5 A與57.86 A，EH油回油溫度大幅度上升，最高溫度64℃。15∶10關(guān)閉GV4調(diào)門后，就地GV1振動(dòng)大。15∶14分機(jī)組協(xié)調(diào)方式切至基礎(chǔ)方式，解除GV1，GV2，GV3自動(dòng)，開啟EH油回油濾網(wǎng)旁路手動(dòng)門。

圖1 閥序切換后及EH油壓力低聯(lián)啟泵情況

3個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥及油管路振動(dòng)較大，伴隨著高壓導(dǎo)氣管振動(dòng)。其中GV3在15∶07至15∶25在45%閥位震蕩后GV3全開；GV1在擺動(dòng)過程中于16∶09突然關(guān)回，無法打開；GV2保持全開。

3 故障排查及分析

引起高壓調(diào)節(jié)閥擺動(dòng)的原因可能有：

（1）LVDT（線性可變差動(dòng)變壓器）組件連接件受損[1]，連接件之間間隙過大，引起調(diào)節(jié)閥振動(dòng)，由于機(jī)組A修投運(yùn)至今調(diào)節(jié)閥運(yùn)行較為平穩(wěn)，故突然引起多個(gè)調(diào)節(jié)閥劇烈振動(dòng)的可能性不大。

（2）高壓調(diào)節(jié)閥安裝時(shí)連接螺母安裝不到位，存在閥門調(diào)節(jié)空行程，引起調(diào)節(jié)閥振動(dòng)。機(jī)組檢修后至今運(yùn)行已有一年，未發(fā)生該類情況，且該廠往年曾出現(xiàn)過類似的振動(dòng)，已加大了檢修的檢查力度，故因這一問題引起調(diào)節(jié)閥劇烈振動(dòng)的可能性不大。

（3）熱工控制信號(hào)故障[2]。伺服閥信號(hào)指令線松脫、接觸不良、控制回路指令線松動(dòng)；連接的信號(hào)插頭松動(dòng)、脫落，LVDT線圈開路或短路引起伺服閥頻繁動(dòng)作，造成了調(diào)節(jié)閥及油動(dòng)機(jī)管路振動(dòng)；經(jīng)過熱工人員對指令及相關(guān)信號(hào)進(jìn)行測量后未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

（4）一次調(diào)頻及功率回路投入引起高壓調(diào)節(jié)閥振動(dòng)。一次調(diào)頻是指發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的頻率特性所固有的能力能隨電網(wǎng)頻率變化而自動(dòng)進(jìn)行頻率調(diào)整。其特點(diǎn)是頻率調(diào)整速度快。蘭溪發(fā)電廠機(jī)組曾發(fā)生過一次調(diào)頻投入導(dǎo)致油管和調(diào)節(jié)閥振動(dòng)現(xiàn)象。將機(jī)組退出功率回路和一次調(diào)頻運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)就地調(diào)門開動(dòng)過程中仍存在高壓調(diào)節(jié)閥及油動(dòng)機(jī)管路振動(dòng)情況，故可以排除該問題。

（5）伺服閥故障。16∶58關(guān)閉GV4油動(dòng)機(jī)進(jìn)油門在線更換伺服閥，18∶42投入GV4運(yùn)行，GV4閥門開關(guān)全行程活動(dòng)，油系統(tǒng)穩(wěn)定。判定引起GV4振動(dòng)的原因是油動(dòng)機(jī)伺服閥卡澀。

機(jī)組運(yùn)行較長時(shí)間，加上EH油油質(zhì)不合格，油中酸值、Cl-1等化學(xué)成分超標(biāo)，使伺服閥芯的突肩腐蝕，導(dǎo)致伺服閥內(nèi)泄量增大及伺服閥卡澀，造成調(diào)節(jié)閥供油及回油的不穩(wěn)定，閥門及油管路劇烈振動(dòng)。

為進(jìn)一步判定伺服閥卡澀的原因，對EH油油質(zhì)進(jìn)行測驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 EH油樣常規(guī)測驗(yàn)報(bào)告

測驗(yàn)報(bào)告顯示，EH油油質(zhì)顆粒度及水分到達(dá)運(yùn)行抗燃油規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)，且從每個(gè)月的油質(zhì)監(jiān)督化驗(yàn)均合格，故可以排除酸值、Cl-1等化學(xué)元素對閥芯的腐蝕影響。

（6）供油系統(tǒng)故障。由于系統(tǒng)總體油質(zhì)合格，則引起伺服閥卡澀的原因極有可能是供油系統(tǒng)的濾網(wǎng)破損造成伺服閥故障，系統(tǒng)油泵出口設(shè)置有3μm的過濾器、每臺(tái)油動(dòng)機(jī)入口設(shè)置有10μm的過濾器、系統(tǒng)有壓回油設(shè)置有3μm的過濾器。由于伺服閥滑閥的間隙僅10μm，若油動(dòng)機(jī)過濾器有雜質(zhì)進(jìn)入則有可能使伺服閥卡澀，造成故障。對有壓回油濾網(wǎng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)網(wǎng)壁上有黑色的膠狀物質(zhì)，判斷為系統(tǒng)供油蓄能器破損的可能性較大。

（7）EH油系統(tǒng)蓄能器破損，導(dǎo)致淤積在蓄能器腔室內(nèi)的雜質(zhì)隨氣體大量涌入系統(tǒng)造成系統(tǒng)伺服閥卡澀。逐個(gè)排查系統(tǒng)蓄能器，檢查結(jié)果如表2所示。

對上述2個(gè)蓄能器解體檢查情況如圖2與3所示。

表2 蓄能器檢查結(jié)果

圖2 蓄能器底座橡膠托環(huán)腐蝕情況

圖3 蓄能器皮囊表面積存的鐵屑、雜物

從圖1歷史曲線上看，13∶37 EH油壓力突降以及EH油泵電流突升，基本可判定為EH油站1號(hào)蓄能器內(nèi)膽皮囊破裂，導(dǎo)致蓄能器內(nèi)部的氣體夾雜著污染物進(jìn)入油系統(tǒng)，由于系統(tǒng)在600 MW負(fù)荷順閥運(yùn)行，GV4調(diào)節(jié)幅度大，所以氣體油液進(jìn)入GV4伺服閥，導(dǎo)致伺服閥卡卡澀，閥門活動(dòng)開關(guān)閥頻繁，瞬時(shí)回油量大，產(chǎn)生EH油油壓回油濾網(wǎng)報(bào)警。

在進(jìn)行伺服閥切換過程中，系統(tǒng)另外3個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥均參與調(diào)節(jié)，由于GV1與GV4的油動(dòng)機(jī)高壓進(jìn)油在一側(cè)，于是GV1接著出現(xiàn)了振動(dòng)情況。

隨著管路振動(dòng)及系統(tǒng)擾動(dòng)，位于13.7m層右側(cè)的高壓蓄能器皮囊破裂，使得右側(cè)GV2與GV3伺服閥卡澀，繼而引發(fā)右側(cè)高壓調(diào)節(jié)閥及油管路振動(dòng)。

因此，首先要恢復(fù)供油液壓系統(tǒng)的的正常。根據(jù)廠家提供的調(diào)節(jié)保安油使用說明書，2個(gè)及2個(gè)以上蓄能器皮囊破裂，應(yīng)盡快更換蓄能器，并對系統(tǒng)中皮囊壓力低的蓄能器進(jìn)行充氮。

4 更換伺服閥

4.1 在線更換的風(fēng)險(xiǎn)

在線更換伺服閥是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)較大的工作，查閱相關(guān)資料，同類型發(fā)電廠在在線更換伺服閥時(shí)多次出現(xiàn)過非停事故，根據(jù)高壓調(diào)節(jié)閥控制原理圖，發(fā)生非停事件主要原因有：

（1）供油截止門不嚴(yán)，在拆卸伺服閥時(shí)導(dǎo)致的系統(tǒng)漏流量大，EH油壓力低跳閘。

（2）高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)OPC（超速保護(hù)）油逆止門不嚴(yán)，在拆卸伺服閥時(shí)OPC油壓力低，OPC動(dòng)作后調(diào)節(jié)閥無法使機(jī)組跳閘。

（3）油動(dòng)機(jī)有壓回油逆止門不嚴(yán)，系統(tǒng)回油量大，漏油多，油箱補(bǔ)油不及時(shí)，EH油箱油位低跳閘。

為確保安全的完成伺服閥更換工作，除做好人員防護(hù)工作以外，還需要備足系統(tǒng)異常泄露時(shí)的EH油供應(yīng)，以及做好高壓調(diào)節(jié)閥處于機(jī)組高溫高壓管道附近相應(yīng)的防火工作，最重要的是做好安全判斷工作。

4.2 更換GV1油動(dòng)機(jī)伺服閥

經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)1號(hào)調(diào)門關(guān)閉，伺服閥指令發(fā)出后無法開啟，關(guān)閉油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止閥，斷開伺服閥信號(hào)線，緩慢松開油動(dòng)機(jī)伺服閥固定螺栓，對角2根固定螺栓松開，當(dāng)另外2根對角螺栓緩慢松開時(shí)，發(fā)現(xiàn)有大量油流流出，回裝伺服閥緊固螺絲，發(fā)現(xiàn)無法緊固，間歇性油流大量涌出，判斷為有壓回油管路回油量大，將備用伺服閥O型密封圈用膠水沾粘牢固后，快速回裝伺服閥，調(diào)試GV1全行程，GV1恢復(fù)正常。

4.3 更換GV3油動(dòng)機(jī)伺服閥

GV3在調(diào)整過程中有管路、閥門劇烈振動(dòng)的情況。在關(guān)閉油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止閥后，GV3指令在0位，反饋在0.8%～1.3%間振動(dòng)，在就地發(fā)生間歇性的閥門及油動(dòng)機(jī)管路振動(dòng)的情況，稍開啟油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止閥，GV3閥門及油動(dòng)機(jī)管路振動(dòng)頻率加大，同時(shí)閥門反饋隨進(jìn)油門開度加大而增加。

根據(jù)上述情況，懷疑油動(dòng)機(jī)下腔室緩沖區(qū)仍存有空氣，同時(shí)伺服閥卡澀。為確保安全的更換伺服閥，松開油動(dòng)機(jī)有壓回油測量堵頭，用低量程壓力表測量油動(dòng)機(jī)上腔室有壓回油壓力，測得的有壓回油壓力為0，測壓管無油流流出，說明油動(dòng)機(jī)有壓回油逆止閥嚴(yán)密；用高量程壓力表測量油動(dòng)機(jī)油缸底部腔室油壓力，發(fā)現(xiàn)在測量線裝上后先有少量氣體溢出，同時(shí)有間歇性油流流出，測得油動(dòng)機(jī)下腔室壓力0.3~0.8 MPa波動(dòng)。

油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止閥關(guān)閉后，就地檢查GV3油動(dòng)機(jī)供油管溫度情況，確定油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止閥隔離嚴(yán)密。

可以判定在油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止閥關(guān)閉后，頂開油動(dòng)機(jī)的高壓油源為OPC油逆止門不嚴(yán)，油流經(jīng)0.8mm的節(jié)流孔后通過伺服閥進(jìn)入油缸下腔室，在油動(dòng)機(jī)達(dá)到一定開度后，由于伺服閥卡澀（機(jī)械零偏跑），腔室內(nèi)壓力同OPC油壓力平衡，在GV3彈簧操縱座以及腔室內(nèi)氣體的作用下，油缸腔室內(nèi)的油流又經(jīng)過節(jié)流孔、逆止門進(jìn)入OPC油管路，所以發(fā)生了油動(dòng)機(jī)管路的振動(dòng)。

打開油缸下腔室壓力表放油，10 min后，GV3閥位由0.8%~1.3%振動(dòng)，逐漸加大至4.5%后突然下降到0%，見圖4。同時(shí)測量油動(dòng)機(jī)下腔室壓力為0MPa，確認(rèn)可以開始更換伺服閥。

圖4 油動(dòng)機(jī)下部腔室測壓、放油汽后GV3閥位變化

在更換伺服閥期間，保持油動(dòng)機(jī)下腔室測壓管放油不變。

4.4 GV2油動(dòng)機(jī)情況

GV2在處理其他閥門期間發(fā)生了高調(diào)門突然關(guān)回的情況，于是關(guān)閉油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止閥，斷開伺服閥信號(hào)線，但是在10 min后GV2突然全開，之后無法關(guān)回，確認(rèn)GV2油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止閥隔離嚴(yán)密。為關(guān)回GV2，采用油動(dòng)機(jī)上腔室及下腔室測壓檢查的方法，檢查發(fā)現(xiàn)上腔室壓力為0 MPa，下腔室壓力約14 MPa，遂對油動(dòng)機(jī)下腔室進(jìn)行測壓管放油，放油0.5 h約20 L后，閥門開度僅有1%變化，見圖5，同時(shí)復(fù)測測量油動(dòng)機(jī)下腔室壓力為14 MPa。

圖5 GV2在油缸下腔室放油時(shí)閥門反饋?zhàn)兓?/p>

根據(jù)廠家設(shè)計(jì)油動(dòng)機(jī)全開位時(shí)的裝油量為4 L，頂開GV2的油缸壓力最低為8.5 MPa，判定為OPC油逆止門不嚴(yán)，油流泄漏量較大，為保證現(xiàn)有機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，暫不處理GV2油動(dòng)機(jī)伺服閥，但將GV2油動(dòng)機(jī)連桿同閥門操縱座脫離，GV2閥門在彈簧力作用下強(qiáng)制關(guān)閉。機(jī)組通過GV1，3，4三個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，滿足機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)需求。

在機(jī)組停運(yùn)后，檢查發(fā)現(xiàn)GV2油動(dòng)機(jī)保安油OPC逆止門底座O型圈脫落，對伺服閥檢測發(fā)現(xiàn)噴嘴關(guān)方向堵塞。

5 結(jié)論和建議

造成該機(jī)組運(yùn)行中高、中壓調(diào)節(jié)汽門及油管路振動(dòng)大的主要原因，是蓄能器在長達(dá)8年的運(yùn)行過程中，沒有解體檢查，蓄能器橡膠托環(huán)、蓄能器皮囊老化腐蝕，蓄能器殼體內(nèi)部積存的金屬鐵屑等雜物。在EH油油站蓄能器破裂后，隨油流帶入系統(tǒng)，引發(fā)伺服閥卡澀，致使調(diào)節(jié)失靈。

建議在機(jī)組基建期間及機(jī)組檢修期間加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的檢查工作。

（1）在基建期或投產(chǎn)1年后，對EH油系統(tǒng)蓄能器進(jìn)行1次徹底解體檢查，防止系統(tǒng)內(nèi)金屬雜質(zhì)以及不合格橡膠密封制品混入系統(tǒng)。

（2）在機(jī)組A修過程中，需嚴(yán)格控制EH油系統(tǒng)制造、安裝和檢修工藝，及時(shí)更換老化、腐蝕的蓄能器皮囊及其他密封件，筒壁清理干凈。

（3）優(yōu)化EH油系統(tǒng)沖洗工藝。機(jī)組檢修期間對EH油系統(tǒng)進(jìn)行徹底的沖洗，由于在EH油系統(tǒng)沖洗時(shí)往往是關(guān)閉蓄能器進(jìn)油門進(jìn)行的沖洗，故在供油母管至蓄能器管路上容易積存雜質(zhì)，在蓄能器投運(yùn)時(shí)，隨高壓油進(jìn)入蓄能器，從而造成皮囊的損壞?？梢栽谙到y(tǒng)沖洗時(shí)設(shè)置沖洗堵板或段接管，避免雜質(zhì)積存在蓄能器內(nèi)。

（4）加強(qiáng)EH油系統(tǒng)用橡膠制品的管控。EH油系統(tǒng)是100%三芳基磷酸酯抗燃油，具有腐蝕性，嚴(yán)禁使用丁晴橡膠制品，需采用丁基橡膠或氟橡膠制品及密封件，加強(qiáng)監(jiān)督管理。

（5）進(jìn)一步加強(qiáng)EH油油質(zhì)的監(jiān)督檢查，避免因酸值、Cl-1含量等監(jiān)督指標(biāo)超標(biāo)引起的伺服閥滑閥的凸肩腐蝕。

（6）將系統(tǒng)的OPC與AST以及ASP油壓力遠(yuǎn)傳至CRT上進(jìn)行有效監(jiān)視，便于查詢歷史數(shù)據(jù)。

[1]孫長生，朱北恒，王建強(qiáng)，等.提高電廠熱控系統(tǒng)可靠性技術(shù)研究[J].中國電力，2009，40（2）∶56-59.

[2]降愛琴，郝秀芳.數(shù)字電液調(diào)節(jié)與旁路控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.

Cause Analysis and Treatment M easures for Fierce Vibration of H igh-pressure Regulating Valve of 600 MW Units

XU Sheng
（Zhejiang Datang InternationalWushashan Power Generation Co.，Ltd.，Xiangshan Zhejiang 315722，China）

Fierce high-pressure regulating valve and oil pipe vibration occur in operation of 600 MW supercritical unitswith current surge of EH oil pump and the oil pressure decrease.It is detected step by step that the causes are rupture of oil station accumulator and high-pressure oil supply pipeline accumulator，due to which high-pressure gas and other impurities enter into the oil system and cause jam in servo valve of highpressure regulation valve.Through one-by-one test，the corresponding treatmentmethods are determined by state of oil servomotors.The paper expounds online servo valve replacement by isolating oil servomotor，after which oil system goes back into normal operation.

600MW units；accumulator；regulating valve；pipeline vibration;servo valve;online replacement

TK267

B

1007-1881（2016）01-0053-04

2015-06-24

徐升（1987），男，工程師，從事火力發(fā)電機(jī)組設(shè)備管理工作。