關(guān)于汽輪機(jī)閥門(mén)的管理、維護(hù)與控制分析

平洋

（馬鞍山當(dāng)涂發(fā)電有限公司 安徽馬鞍山 243102）

摘 要：采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電廠(chǎng)中，汽輪機(jī)閥門(mén)性能和狀態(tài)良好是保障機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。近年來(lái)，在多個(gè)火電廠(chǎng)調(diào)查了解發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)閥門(mén)故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響機(jī)組發(fā)電的安全性和經(jīng)濟(jì)性。文章主要對(duì)汽輪機(jī)高溫、高壓閥門(mén)出現(xiàn)的常見(jiàn)卡澀故障原因進(jìn)行分析，并提出解決、預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；閥門(mén)；管理；維護(hù)

1導(dǎo)言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國(guó)家對(duì)能源的需求日益增加，同時(shí)長(zhǎng)期消耗煤、石油等不可再生資源，帶來(lái)大量的污染和溫室氣體排放，也給環(huán)境造成巨大的壓力，因此，大容量高參數(shù)高效率的汽輪機(jī)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)主流發(fā)展趨勢(shì)，由于汽輪機(jī)閥門(mén)故障通常發(fā)生在機(jī)組啟動(dòng)和發(fā)電過(guò)程中，故障因素較多，故障點(diǎn)查找困難，故障處理耗時(shí)較長(zhǎng)，不僅浪費(fèi)燃料，還引起推遲并網(wǎng)發(fā)電和發(fā)電量減少，故障嚴(yán)重時(shí)可能因閥門(mén)失控導(dǎo)致機(jī)組跳閘、汽輪機(jī)超速等重大事故。

2閥門(mén)結(jié)構(gòu)及原理

高參數(shù)進(jìn)汽閥門(mén)一般為高壓主汽閥、高壓調(diào)節(jié)閥和中壓聯(lián)合汽閥。高壓主汽閥和高壓調(diào)節(jié)閥焊接成整體（圖1所示），600MW機(jī)組一般為2個(gè)主汽閥帶4個(gè)調(diào)節(jié)閥，一側(cè)主汽閥為二位開(kāi)關(guān)型閥門(mén)，其余閥門(mén)均為調(diào)節(jié)型閥門(mén)。閥門(mén)開(kāi)啟由高壓抗燃油油動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，關(guān)閉則依靠操縱座的彈簧力。

閥門(mén)開(kāi)啟、關(guān)閉過(guò)程以高壓調(diào)節(jié)閥為例加以說(shuō)明，當(dāng)油動(dòng)機(jī)遮斷電磁閥失電時(shí)，遮斷電磁閥排油口關(guān)閉，卸載閥上腔室建立高壓安全油壓，卸載閥關(guān)閉，同時(shí)關(guān)斷電磁閥在安全油作用下開(kāi)啟，壓力油經(jīng)關(guān)斷電磁閥到伺服閥前，伺服閥將壓力油引入活塞下腔室，壓力油克服操縱座彈簧力和蒸汽力作用使閥門(mén)開(kāi)啟，同時(shí)伺服閥通過(guò)接受DEH來(lái)的信號(hào)控制油缸活塞下的油量調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度。當(dāng)汽輪機(jī)停機(jī)關(guān)閉閥門(mén)時(shí)，遮斷電磁閥帶電，排油口打開(kāi)，高壓安全油壓被卸掉，卸載閥打開(kāi)，閥門(mén)在操縱座彈簧緊力的作用下快速關(guān)閉。

高壓主汽閥閥芯結(jié)構(gòu)如圖2所示，預(yù)啟閥碟與主汽閥碟壓蓋間留有預(yù)啟行程，閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，油動(dòng)機(jī)通過(guò)主汽閥操縱座帶動(dòng)閥桿及預(yù)啟閥碟向上運(yùn)動(dòng)，預(yù)啟閥碟貼緊閥碟壓蓋后帶動(dòng)主閥碟向上運(yùn)動(dòng)，閥門(mén)開(kāi)啟；閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，油動(dòng)機(jī)高壓安全油失壓，閥桿在操縱座彈簧力的作用下快速向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)預(yù)啟閥碟及主汽閥碟向下運(yùn)動(dòng)，閥門(mén)關(guān)閉。

3閥門(mén)故障分析

3.1伺服閥卡澀

高壓抗燃油液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部伺服閥、電磁閥間隙很小，對(duì)油質(zhì)清潔度有較高的要求，調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般要求抗燃油油質(zhì)清潔度達(dá)到NAS5級(jí)或MOOG2級(jí)，汽輪機(jī)在試運(yùn)或檢修后運(yùn)行初期，往往由于抗燃油清潔度不合格，常出現(xiàn)伺服閥卡澀導(dǎo)致閥門(mén)（主要指調(diào)節(jié)型閥門(mén)，二位開(kāi)關(guān)型閥門(mén)所配為直動(dòng)式電磁鐵操作的換向閥）不運(yùn)作。

3.2十字頭連接失效

個(gè)別電廠(chǎng)高壓調(diào)節(jié)閥在試運(yùn)或投運(yùn)一段時(shí)間后，閥門(mén)在機(jī)組停機(jī)打閘、快速關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)“卡澀”，遠(yuǎn)傳和就地顯示均反饋閥門(mén)卡在一定開(kāi)度無(wú)法關(guān)閉到零位現(xiàn)象，以及機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)某個(gè)調(diào)節(jié)閥指令開(kāi)度發(fā)生變化時(shí)，機(jī)組負(fù)荷卻不隨之變化的故障。

3.3材料問(wèn)題

不同材料的熱膨脹系數(shù)不一樣，如果材料用錯(cuò)，可能出現(xiàn)熱態(tài)下閥桿間隙消失，閥門(mén)卡澀的故障，制造廠(chǎng)在進(jìn)行閥門(mén)裝配時(shí)有著嚴(yán)格的檢查要求，且不同材質(zhì)零件的通用率很低，故這種故障存在的可能性很小，另外，電廠(chǎng)在檢修更換閥芯部件時(shí)也同時(shí)需要對(duì)材質(zhì)進(jìn)行確認(rèn)，避免零件錯(cuò)用或購(gòu)買(mǎi)到材質(zhì)不合格的產(chǎn)品，閥門(mén)解體檢查間隙出現(xiàn)明顯異常時(shí)可對(duì)相關(guān)零件材質(zhì)進(jìn)行復(fù)查，排除故障點(diǎn)。

4汽輪機(jī)閥門(mén)的管理、維護(hù)與控制

從故障分析可以看出：汽輪機(jī)閥門(mén)故障原因主要有伺服機(jī)構(gòu)在就地控制方式、接線(xiàn)松動(dòng)、電磁閥及反饋裝置（LVDT）故障等，針對(duì)這些可能存在的故障，開(kāi)發(fā)一套及時(shí)準(zhǔn)確地診斷出故障，并報(bào)告故障點(diǎn)的診斷系統(tǒng)，能夠提高故障處理效率，盡快恢復(fù)正常發(fā)電，減少經(jīng)濟(jì)損失。在此故障診斷功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)試驗(yàn)、維護(hù)和歷史數(shù)據(jù)分析等輔助手段，達(dá)到在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前，甚至在鍋爐點(diǎn)火前，及早診斷汽輪機(jī)閥門(mén)性能和狀態(tài)情況，對(duì)其隱患及早處理，從而減少汽輪機(jī)閥門(mén)運(yùn)行時(shí)的故障頻次，提高機(jī)組發(fā)電安全性和可靠性。

4.1新閥門(mén)安裝時(shí)需要對(duì)閥門(mén)進(jìn)行清理檢查，復(fù)檢閥芯件

各配合間隙符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，同時(shí)對(duì)閥芯內(nèi)部各緊固件松緊及斂縫防退出情況進(jìn)行確認(rèn)。對(duì)于十字頭結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥，應(yīng)嚴(yán)格按照制造廠(chǎng)裝配要求進(jìn)行復(fù)裝，注意檢查閥桿、墊環(huán)及十字頭接觸滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求并將閥桿完全擰入十字頭后再?gòu)?fù)裝防轉(zhuǎn)銷(xiāo)，閥桿與十字頭的防轉(zhuǎn)銷(xiāo)孔如果存在錯(cuò)孔，需查找原因，不能采取轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿的方式對(duì)正銷(xiāo)孔，重新配鉆銷(xiāo)孔時(shí)，確保銷(xiāo)子與銷(xiāo)孔間隙滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求并正確斂縫防止銷(xiāo)子退出。

4.2試驗(yàn)操作

為了實(shí)現(xiàn)該診斷系統(tǒng)的預(yù)測(cè)性，及早檢查、診斷汽輪機(jī)閥門(mén)性能和狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)閥門(mén)存在的隱患，結(jié)合DEH系統(tǒng)原有試驗(yàn)功能，設(shè)計(jì)了開(kāi)機(jī)前試驗(yàn)功能，通過(guò)試驗(yàn)操作，配合診斷系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和故障診斷，實(shí)現(xiàn)在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前診斷閥門(mén)的性能和狀態(tài)，參照診斷報(bào)告，對(duì)異常情況及時(shí)處理，避免在汽輪機(jī)運(yùn)行中因閥門(mén)故障帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。DEH系統(tǒng)中，原有試驗(yàn)包括噴油試驗(yàn)、超速試驗(yàn)、高壓遮斷試驗(yàn)、閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)等，這些試驗(yàn)是對(duì)汽輪機(jī)主要功能的測(cè)試?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)，這些試驗(yàn)并未完全涵蓋DEH系統(tǒng)設(shè)備，容易導(dǎo)致個(gè)別設(shè)備存在的隱患不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，設(shè)備隱患暴露時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)重的汽輪機(jī)閥門(mén)故障。因此，該診斷系統(tǒng)在原有試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)編程和軟件界面設(shè)計(jì)，新增單臺(tái)閥門(mén)手動(dòng)試驗(yàn)、單個(gè)電磁閥性能測(cè)試、靜態(tài)噴油試驗(yàn)、靜態(tài)超速試驗(yàn)等試驗(yàn)操作功能，這些試驗(yàn)操作可以協(xié)助系統(tǒng)診斷故障，及早診斷汽輪機(jī)閥門(mén)是否存在異常。

4.3智能維護(hù)

為了配合診斷系統(tǒng)的主要故障診斷功能，進(jìn)一步豐富其輔助功能，方便故障檢修，縮短處理時(shí)間，還設(shè)計(jì)了閥門(mén)遠(yuǎn)程校驗(yàn)和簡(jiǎn)單異常自動(dòng)處理等智能維護(hù)功能。針對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)型閥門(mén)遠(yuǎn)程校驗(yàn)，采用DEH對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的底層控制，利用圖形語(yǔ)言，通過(guò)邏輯和畫(huà)面組態(tài)，實(shí)現(xiàn)在操作員站人機(jī)交互界面操作，自動(dòng)完成閥門(mén)校驗(yàn)。該功能操作方便快捷，提高維護(hù)效率。通過(guò)遠(yuǎn)程校驗(yàn)，保證伺服機(jī)構(gòu)的控制精度和調(diào)節(jié)線(xiàn)性度，滿(mǎn)足機(jī)組負(fù)荷對(duì)閥門(mén)開(kāi)度的要求，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行中對(duì)汽輪機(jī)閥門(mén)的快速精確控制，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高、中壓進(jìn)汽閥門(mén)是汽輪機(jī)高溫、高壓的關(guān)鍵部件之一，各電廠(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格按照制造廠(chǎng)的要求進(jìn)行安裝、運(yùn)行、維護(hù)及檢修，汽輪機(jī)閥門(mén)狀態(tài)診斷系統(tǒng)能夠有效減少機(jī)組運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)閥門(mén)故障的發(fā)生，對(duì)汽輪機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行保駕護(hù)航。在全國(guó)電力行業(yè)中，此診斷系統(tǒng)具有良好的推廣價(jià)值，在其他使用蒸汽輪機(jī)的行業(yè)中也具有較高的推廣意義。

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