東汽600MW機(jī)組中壓調(diào)門卡澀處理分析

薛江勇

摘要：本文以600 MW機(jī)組中壓調(diào)門卡澀現(xiàn)象為例，分析卡澀原因，對(duì)全電調(diào)機(jī)組中壓調(diào)節(jié)閥常見故障進(jìn)行了歸類，歸納成幾種較為典型的故障，并提出了針對(duì)性處理方法和防范措施。

關(guān)鍵詞：600MW機(jī)組；中壓調(diào)節(jié)閥；卡澀

中壓調(diào)門調(diào)節(jié)中壓進(jìn)汽量，也具有驅(qū)使危急遮斷系統(tǒng)遮斷的功能。在事故情況下中壓調(diào)門不能迅速關(guān)斷，存在轉(zhuǎn)子飛車的重大事故可能性。在發(fā)展過程中，汽輪機(jī)主蒸汽、再熱蒸汽進(jìn)汽閥門已經(jīng)不能滿足容量大與高效率等的要求，要想機(jī)組能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行就要保證閥門開啟與關(guān)閉的性能都非常靈活。針對(duì)這種情況，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障，這樣才能保障機(jī)組運(yùn)動(dòng)時(shí)的安全與穩(wěn)定。

一、中壓調(diào)節(jié)閥卡澀

（一）基本現(xiàn)象

在閥門活動(dòng)試驗(yàn)的時(shí)候，或者是機(jī)組停機(jī)打閘的時(shí)候，主要是依靠中壓調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)其中的某一個(gè)閥門的位置。與之類似的故障還有恢復(fù)了調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)行程，機(jī)組的負(fù)荷會(huì)因此而發(fā)生一定的改變。

（二）故障分析及處理

通過研究可以看出，閥桿頂部與十字套間的墊環(huán)要無(wú)間隙接觸，而這種要求不能滿足的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥桿卡澀的現(xiàn)象，比如，實(shí)際安裝中可能出現(xiàn)間隙大小不一樣的狀況，甚至還有機(jī)組墊環(huán)存在漏裝的現(xiàn)象，這就可能造成機(jī)組大閘停機(jī)，主要原因是圓柱銷出現(xiàn)問題，調(diào)節(jié)閥在負(fù)荷改變的時(shí)候承受一定的沖擊，就會(huì)給圓柱銷一定的剪切應(yīng)力，進(jìn)而出現(xiàn)斷裂，那么螺紋止動(dòng)的效力就不再起作用，氣流干擾會(huì)讓閥桿的一部分退出十字套，使得閥桿的長(zhǎng)度發(fā)生變化。當(dāng)大閘停機(jī)的時(shí)候，雖然調(diào)節(jié)閥不再是開著的狀態(tài)，但是通過集控室可以發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥還是處在某一個(gè)閥門的位置上，調(diào)門還有一定的開度，這是 一種假象。這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因主要有幾個(gè)，一個(gè)是閥桿聯(lián)結(jié)不再起作用，還有一個(gè)是油動(dòng)機(jī)形成不能一一對(duì)應(yīng)閥門位置。當(dāng)這種現(xiàn)象越來越嚴(yán)重的時(shí)候，就會(huì)損壞閥桿跟十字套之間的螺紋，讓閥桿不能再使用。我們可以根據(jù)具體的閥桿損壞是不是特別嚴(yán)重來確定修理措施，要么根據(jù)尺寸修配墊環(huán)，要么配作防轉(zhuǎn)銷，實(shí)在不行就只能更換新的閥桿。對(duì)于中壓調(diào)節(jié)閥卡來說，可能出現(xiàn)的另一個(gè)現(xiàn)象是機(jī)組活動(dòng)的時(shí)候，可能會(huì)改變調(diào)節(jié)閥的開度，當(dāng)機(jī)組掛閘開啟的情況下，這個(gè)時(shí)候調(diào)節(jié)閥還沒有開啟，就會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，這樣即使調(diào)門的開度恢復(fù)到原來狀態(tài)下，閥后壓力不會(huì)出現(xiàn)變化，機(jī)組負(fù)荷也不會(huì)出現(xiàn)變化。

二、常見故障分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出，比較常見的閥門故障是閥門卡澀，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因有很多，比如伺服閥，外部機(jī)械結(jié)構(gòu)如杠桿機(jī)構(gòu)、彈簧，到閥碟等，不管哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能導(dǎo)致閥門卡澀，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行產(chǎn)生威脅，600MW及以上等級(jí)汽輪機(jī)閥門卡澀常見故障歸納分析如下。

（一）伺服閥卡澀

對(duì)于中壓抗燃油液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，由于內(nèi)部伺服閥等的間隙不是特別大，而且對(duì)油質(zhì)清潔度有特別要求，要能夠達(dá)到NAS5級(jí)或MOOG2級(jí)。在檢修汽輪機(jī)之后剛開始運(yùn)行的時(shí)候，很多時(shí)候會(huì)因?yàn)榭谷加偷那鍧嵍葐栴}導(dǎo)致伺服閥卡澀。我們以當(dāng)前運(yùn)用較為普遍的流量控制伺服閥為例，一種是電液伺服閥，另一種是噴嘴擋板式電液伺服閥，第一種的最小尺寸是先導(dǎo)級(jí)噴嘴與擋板之間的間隙，另一種的最小尺寸在噴嘴的位置，前者直徑約0.03到0.05毫米，后者直徑約為0.2到0.4毫米，后者比前者在抗污染能力方面有了很大的提高。通常情況下，對(duì)于噴嘴擋板式電液伺服閥來說，在對(duì)抗燃油清潔度的要求方面為NAS6級(jí)，射流管式電液伺服閥為NAS7級(jí)。事實(shí)上，在選擇伺服閥的時(shí)候，不論選擇何種型號(hào)都要求抗燃油清潔度滿足要求，這樣才能保證伺服閥卡澀閥門正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）十字頭連接失效

對(duì)于部分電廠來說，在試運(yùn)或者投運(yùn)中壓調(diào)節(jié)閥的時(shí)候，機(jī)組停機(jī)打閘出現(xiàn)了閥門“卡澀”的現(xiàn)象，而遠(yuǎn)傳以及就地顯示所給出的反饋是閥門是存在一定的開度的，難以關(guān)閉到零位，此外，還存在另外的一種故障，就是機(jī)組在運(yùn)行的時(shí)候調(diào)節(jié)閥的開度出現(xiàn)了變化但是機(jī)組負(fù)荷卻沒有任何變化。

一般來說移動(dòng)調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)的時(shí)候，主要是通過杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)十字頭進(jìn)行，兩者聯(lián)結(jié)用的是螺紋，十字頭跟閥桿頂部之間會(huì)有相應(yīng)的墊環(huán)設(shè)計(jì)，這個(gè)墊環(huán)是為了承載沖擊載荷，這種沖擊載荷是由停機(jī)打閘帶來的，也有可能是承受機(jī)組折斷帶來的，用墊環(huán)還能夠減少閥桿跟十字頭連接處的螺紋的壓力。圓柱銷位于十字頭跟閥桿之間，主要目的是讓閥桿不再旋轉(zhuǎn)。當(dāng)我們開啟調(diào)節(jié)閥的時(shí)候，通過調(diào)節(jié)閥杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)十字頭，中壓調(diào)節(jié)閥在操縱座支架內(nèi)能夠進(jìn)行向上的運(yùn)動(dòng)，跟十字頭一起運(yùn)動(dòng)的還有閥碟。當(dāng)我們關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的時(shí)候，在彈簧的作用下，操縱座讓十字頭開始向下運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，調(diào)節(jié)閥桿也隨著向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)快速運(yùn)動(dòng)的結(jié)果就是關(guān)閉閥門。

（三）閥桿彎曲

在檢修結(jié)束之后，600MW機(jī)組出現(xiàn)了中壓調(diào)節(jié)閥卡澀的現(xiàn)象，通過調(diào)查看出是由于調(diào)節(jié)閥桿卡在了套筒中，導(dǎo)致其無(wú)法進(jìn)行運(yùn)作，我們利用相應(yīng)的油壓裝置把閥桿強(qiáng)行的拉出套筒之外，檢查看是否存在異常，發(fā)現(xiàn)套筒內(nèi)部沒有任何問題，閥桿跳動(dòng)達(dá)到0.56毫米，這次卡澀出現(xiàn)的一個(gè)主要原因就是閥桿的彎曲。對(duì)于新的閥桿來說，只有跳動(dòng)不超過0.05毫米才能允許出廠。在檢修閥門的時(shí)候，根據(jù)具體的閥桿尺寸，對(duì)其跳動(dòng)值最上限的要求也會(huì)不一樣，但是一般來說，最大要求也不能超過0.15毫米，一旦超出這個(gè)數(shù)值就要進(jìn)行備件的更換。讓閥桿出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象的原因有兩方面：一方面是運(yùn)行參數(shù)變化的太快使得閥桿出現(xiàn)了熱變形，另一個(gè)方面是因?yàn)樵谕饬Φ淖饔孟率沟脧椈闪μ髮?dǎo)致的彎曲。此外，還有一些電廠在出現(xiàn)卡澀的時(shí)候，并沒有立即采取停機(jī)措施來處理問題，而是使用千斤頂來強(qiáng)行制動(dòng)閥桿，也可能會(huì)讓閥桿彎曲。

（四）異物卡澀

對(duì)于閥門異物卡澀來說，其異物主要出自三個(gè)方面：第一個(gè)方面是閥門前進(jìn)汽管道內(nèi)一些殘留物沒有清理干凈；第二個(gè)方面是閥芯氧化皮脫落，第三個(gè)方面是閥門內(nèi)部零件整體或局部斷裂脫落。一般情況下，因?yàn)橛兄袎褐髌y以及中壓主汽閥濾網(wǎng)，那些比較大的殘留物從閥門進(jìn)入也不大可能，容易造成卡澀的原因主要是后兩個(gè)方面。除此之外，那些從閥芯內(nèi)部脫離的零件，其體積不是特別小，可能會(huì)卡在閥座中。

（五） LVDT故障引起的卡澀

當(dāng)閥門位置反饋信號(hào)跟計(jì)算機(jī)輸?shù)拈y門位置指令一樣的時(shí)候，閥門就會(huì)在停留在一個(gè)特定的位置。從這能夠看出在閥門伺服控制同路中，閥門位置反饋信號(hào)顯得非常重要，這個(gè)信號(hào)是不是可靠跟閉環(huán)控制裝置是否可靠有直接的關(guān)系。當(dāng)單閥控制汽輪機(jī)的時(shí)候，LVDT故障產(chǎn)生的危害相對(duì)小點(diǎn)，而順序閥控制汽輪機(jī)的時(shí)候，LVDT故障產(chǎn)生的危害相對(duì)大點(diǎn)。

三、預(yù)防措施

在閥門運(yùn)行過程，要減少卡澀現(xiàn)象的出現(xiàn)，要從安裝到檢修等多個(gè)環(huán)節(jié)找問題，檢查重點(diǎn)分為以下幾方面：

（1）在安裝新的閥門的時(shí)候，要認(rèn)真檢查與清理閥門，保證配件跟圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的要求相符，還要確認(rèn)閥芯內(nèi)部各緊固件松緊及斂縫防退出情況。在復(fù)裝十字頭結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥的時(shí)候要按照制造廠的原裝配要求進(jìn)行，看閥桿以及墊環(huán)等能不能滿足設(shè)計(jì)要求，在復(fù)裝防轉(zhuǎn)銷之前要確保閥桿完全擰入十字頭。一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)孔的現(xiàn)象，不能立即轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿，要認(rèn)真找出問題出現(xiàn)的原因，保證銷子與銷孔之間的間隙滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）新機(jī)試運(yùn)或檢修后啟動(dòng)前應(yīng)進(jìn)行油沖洗，抗燃油油質(zhì)合格后方能投入抗燃油系統(tǒng)，避免伺服閥卡澀，同時(shí)應(yīng)儲(chǔ)備伺服閥備件，以便在出現(xiàn)卡澀時(shí)及時(shí)更換避免影響工期。

（3）機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行期間，為降低氧化皮生成速度，應(yīng)盡量避免超溫超壓運(yùn)行，同時(shí)應(yīng)按照規(guī)程要求對(duì)中壓主汽閥、中壓主汽閥、中壓調(diào)節(jié)閥每天進(jìn)行一次活動(dòng)性試驗(yàn)，每周進(jìn)行一次全行程試驗(yàn)，對(duì)于中壓調(diào)節(jié)閥每月進(jìn)行一次全行程試驗(yàn)（需要負(fù)荷在75%額定功率以下）。

（4）正常情況下，每2年應(yīng)解體檢修高、中壓主汽調(diào)節(jié)閥一次，清理氧化皮，復(fù)查閥芯各配合間隙并恢復(fù)至設(shè)計(jì)要求。部分電廠在檢修時(shí)采用砂輪手工拋磨處理氧化皮，這種處理方式可能會(huì)將閥桿表面氮化層破壞，使得后續(xù)運(yùn)行時(shí)氧化速度加快，建議可采用油石人工去除氧化皮。另外，由于高溫氧化等因素，很多緊固件、銷釘?shù)戎荒懿扇∑茐牟鸪姆绞?，電廠在檢修前應(yīng)做好充分的備件準(zhǔn)備。

四、結(jié)語(yǔ)

高、中壓進(jìn)汽閥門是汽輪機(jī)高溫、中壓的關(guān)鍵部件之一，各電廠應(yīng)嚴(yán)格按照制造廠的要求進(jìn)行安裝、運(yùn)行、維護(hù)及檢修，對(duì)閥門容易出現(xiàn)卡澀的故障點(diǎn)予以重點(diǎn)關(guān)注，防微杜漸，定期進(jìn)行閥門活動(dòng)性試驗(yàn)，一旦閥門出現(xiàn)卡澀等異常情況應(yīng)立即查找原因，及時(shí)排除故障，以免重大事故的發(fā)生。

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