高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥故障分析及改造實(shí)踐

劉華山 張峻 束永春

摘 要：本文通過(guò)對(duì)射陽(yáng)港電廠三期#5、#6機(jī)組#1、#2、#3高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥故障分析，找出導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥故障的原因，并針對(duì)性地進(jìn)行改造，以降低調(diào)節(jié)閥故障率，提高#1、#2、#3高加的安全性能。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥? 故障分析? 改造

0? 引言

高壓加熱器（簡(jiǎn)稱高加），是利用汽輪機(jī)的部分抽氣對(duì)給水進(jìn)行加熱的裝置。作為一種熱量轉(zhuǎn)換裝置，主要應(yīng)用于大型火電機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)，其傳熱性能的優(yōu)劣直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性與安全性。

我公司三期#5、#6機(jī)組#1、#2、#3高加疏水系統(tǒng)采用了疏水逐級(jí)自流的連接方式，3臺(tái)高加正常疏水利用各高加間的壓力差，讓疏水逐級(jí)自流入壓力較低的鄰近高加中，最后一級(jí)高加的疏水則流入除氧器。

高加運(yùn)行時(shí)，其疏水水位需要控制在在要求范圍內(nèi)。如水位控制不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致以下情形出現(xiàn)：水位偏高時(shí)，事故疏水電動(dòng)門開(kāi)啟，導(dǎo)致高加低水位或無(wú)水位運(yùn)行;水位偏低時(shí)，事故疏水電動(dòng)門關(guān)閉，疏水水位升高，致使高水位保護(hù)動(dòng)作，事故疏水電動(dòng)門自動(dòng)開(kāi)啟。而無(wú)論測(cè)量水位偏高或偏低均會(huì)造成事故電動(dòng)疏水門頻繁開(kāi)閉，使管束受到不應(yīng)有的沖刷、振動(dòng)和管板過(guò)熱，加速管束損壞。所以，在高加的疏水系統(tǒng)中都設(shè)置有正常疏水調(diào)節(jié)門。它根據(jù)高加液位發(fā)送器輸出的液位信號(hào)與設(shè)定的液位進(jìn)行比較，然后輸出信號(hào)自動(dòng)控制高加正常疏水調(diào)節(jié)門，使加熱器水位始終保持在一定范圍內(nèi)，確保高加的安全性能，以達(dá)到提高機(jī)組效率的效果。因此高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定運(yùn)行是加熱器正常投運(yùn)的前提和保障。

1? 故障現(xiàn)象及原因分析

1.1? 調(diào)節(jié)閥配置

我公司#1、#2、#3高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥采用的是KENT的直行程氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，配備西門子的6DR5xx系列動(dòng)作與反饋一體化定位器，安裝于#1、#2、#3高加頂部正常疏水管路上。

1.2? 故障現(xiàn)象

近年來(lái)，特別是2017年以來(lái)，隨著機(jī)組可利用小時(shí)的下降，機(jī)組啟停次數(shù)增多，在啟動(dòng)過(guò)程中因高加疏水調(diào)節(jié)閥故障而對(duì)機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)效益的影響也凸顯出來(lái)，多次出現(xiàn)延誤高加的正常投入的現(xiàn)象，給機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性帶來(lái)不小的影響。我們統(tǒng)計(jì)了近年來(lái)發(fā)生在三期#5、#6機(jī)組#1、#2、#3高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥上的缺陷，其常見(jiàn)故障現(xiàn)象可以歸納為以下兩條：

1）高加水位無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，具體現(xiàn)象又可分為：閥位偏差大跳自動(dòng);水位波動(dòng)大超限跳自動(dòng)。

2）手動(dòng)操作調(diào)節(jié)閥時(shí)，給出增大或減小閥門開(kāi)度指令，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度變化緩慢，或者不動(dòng)，或者開(kāi)度與指令偏差大;未給出增大或減小閥門開(kāi)度指令，但閥門開(kāi)度變化。

1.3? 原因分析

我們從定位器工作原理、使用環(huán)境及控制回路等幾方面，對(duì)近年來(lái)#1、#2、#3高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥發(fā)生的15條缺陷，進(jìn)行產(chǎn)生原因梳理，找出了導(dǎo)致疏水調(diào)節(jié)閥故障的主要原因有以下三條：

1）定位器板卡溫度過(guò)高，通過(guò)點(diǎn)溫儀測(cè)量，已超出說(shuō)明書要求的80℃上限。眾所周知，電子產(chǎn)品對(duì)工作溫度的都有嚴(yán)格的要求，調(diào)節(jié)閥所用智能定位器即使是經(jīng)過(guò)特殊處理，但也擺脫不了電子元器件的弱點(diǎn)，長(zhǎng)期超溫工作后，就極易出現(xiàn)程序死機(jī)，甚至板卡損壞，從而引起閥門開(kāi)度不跟隨指令變化，出現(xiàn)閥位偏差大跳自動(dòng);開(kāi)度變化緩慢，甚至不動(dòng)等現(xiàn)象，這類缺陷在統(tǒng)計(jì)的缺陷中共計(jì)有4條，所占比列為26.7%。

2）定位器安裝位置振動(dòng)過(guò)大，通過(guò)手持式測(cè)振儀測(cè)量，已達(dá)到2000um，已超出說(shuō)明書要求的1000um上限。定位器長(zhǎng)時(shí)間工作于振動(dòng)過(guò)大的狀態(tài)，輕者會(huì)導(dǎo)致定位器指令、反饋信號(hào)線松動(dòng)、斷線，甚至接線端子底座或板卡斷裂，從而出現(xiàn)閥門開(kāi)度不隨指令變化偏差大跳自動(dòng);重者會(huì)導(dǎo)致反饋連桿脫落、氣源管路脫落，從而引起閥門失控水位急劇下降的情況，這類缺陷在統(tǒng)計(jì)的缺陷中共計(jì)有6條，比例為40%。

3）閥門開(kāi)度反饋連桿松動(dòng)，容易出現(xiàn)開(kāi)度滯后指令及偏差大等現(xiàn)象，引起自動(dòng)失靈或無(wú)法操作等情況，這類缺陷在統(tǒng)計(jì)的缺陷中共計(jì)有3條，比例為20%。

2? 改造方案

2.1 分體式定位器原理

現(xiàn)場(chǎng)控制柜中的分體式定位器接收DCS系統(tǒng)給出的4—20mA指令信號(hào)，通過(guò)控制柜中的分體式定位器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的壓力信號(hào)調(diào)節(jié)分配氣缸上、下缸的進(jìn)氣壓力，對(duì)氣缸進(jìn)行連續(xù)線性調(diào)節(jié)，使氣缸在0—100%全行程范圍內(nèi)任意精確調(diào)節(jié)。同時(shí)，安裝在執(zhí)行器上的位置變送器將執(zhí)行器的位置轉(zhuǎn)換為4—20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)回傳至分體式定位器，再通過(guò)分體式定位器內(nèi)部煩人反饋功能模塊將此4—20mA反饋信號(hào)輸送給DCS。

2.2 分體式改造

2.2.1 就地控制柜

就地控制柜內(nèi)分別安裝分體式定位器、氣源處理單元、壓力調(diào)節(jié)裝置新型精密調(diào)壓閥、氣源流量放大器等設(shè)備。

大多數(shù)情況下氣動(dòng)控制系統(tǒng)日常出現(xiàn)的故障都是由于氣源質(zhì)量問(wèn)題造成的，所以對(duì)氣動(dòng)控制元件所用的壓縮空氣需要凈化處理滿足精密控制設(shè)備的要求，以降低設(shè)備的故障率，提高運(yùn)行使用壽命。本裝置采用日本進(jìn)口多功能干燥過(guò)濾器，可以滿足其要求，它可以連續(xù)清除油霧99.9%以上，清除100%的液態(tài)水。排水方式為手、自動(dòng)排水相結(jié)合，當(dāng)排水積存到一定量即上升浮球打開(kāi)自動(dòng)排水閥進(jìn)行排水。也可通過(guò)打開(kāi)旋閥進(jìn)行手動(dòng)排水。

新型精密調(diào)壓閥，調(diào)壓范圍0.05-0.85Mpa，靈敏度0.2%，具有靈敏度高、重復(fù)精度高、耗氣量小、調(diào)壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適用于精密氣動(dòng)元件使用壓力的調(diào)節(jié)。

由于定位器輸出流量是一定的，在要求快關(guān)和快開(kāi)的場(chǎng)合，增加氣動(dòng)放大器，氣源直接有氣動(dòng)放大器進(jìn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，定位器可以控制氣動(dòng)放大器的進(jìn)氣量，從而可以精確控制閥門的開(kāi)度

2.2.2定位器溫度過(guò)高及振動(dòng)較大，通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)閥安裝環(huán)境的檢查，如圖所示，#1、#2、#3高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥都安裝于高加頂部，這個(gè)位置不僅溫度高，而且振動(dòng)大，是導(dǎo)致定位器過(guò)熱及振動(dòng)大的主要原因，而且由于位置高，每次出現(xiàn)故障時(shí)都需要搭設(shè)腳手架才能完成缺陷的處理。

為此我們將原有一體化定位器進(jìn)行改造，將動(dòng)作單元與反饋單元分開(kāi)，并將動(dòng)作單元移至高加底部地面（如圖），既避免了管道振動(dòng)大的影響，又降低了定位器板卡的溫度，同時(shí)還為檢修創(chuàng)造了便利，縮短了處理缺陷的時(shí)間，為高加的投用贏得了寶貴的時(shí)間，“一箭三雕”！

2.3 改進(jìn)反饋連桿固定方式

反饋連桿脫落的原因，主要是由于反饋桿連接方式不佳而出現(xiàn)應(yīng)力，兩側(cè)加之僅采用單螺帽固定，容易因應(yīng)力而時(shí)有松動(dòng)，甚至脫落的現(xiàn)象。如圖：

為此我們首先調(diào)節(jié)螺桿連接方式，消除應(yīng)力，同時(shí)采用每側(cè)雙螺母加固的固定方式，確保連桿受到再大的振動(dòng)也不發(fā)生松動(dòng)。如圖：

3? 實(shí)際效益分析

通過(guò)上述改造，我公司#5、#6機(jī)組#1、#2、#3高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥的故障次數(shù)下降明顯，減少日常運(yùn)行維護(hù)量，節(jié)約了備件費(fèi)用，控制精度高等，而且定位器與位置檢測(cè)分開(kāi)安裝，避免了高溫、粉塵、振動(dòng)等惡劣環(huán)境的影響，日常操作維護(hù)方便，反饋精度高，故障率大大減少等優(yōu)點(diǎn)。

2018年下半年以來(lái)#5、#6機(jī)組由于負(fù)荷要求也曾多次啟停機(jī)，但都未曾出現(xiàn)過(guò)類似故障。

1）高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥故障的減少，保障了高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥的正常運(yùn)行，確保各個(gè)高加水位在安全范圍內(nèi)，不再會(huì)出現(xiàn)因水位異常而被迫開(kāi)啟危急疏水調(diào)整門，大量可利用的高溫高壓疏水直接排人疏水?dāng)U容器而白白浪費(fèi)的現(xiàn)象，提高了熱能的有效利用，提高回?zé)嵝?，降低了發(fā)電生產(chǎn)成本;

2）高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥故障的減少，節(jié)省了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。

3）高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥故障的減少，也降低了運(yùn)行人員的操作強(qiáng)度，一定程度上提高了#1、#2、#3高加及其相關(guān)的操作設(shè)備的使用壽命，使設(shè)備的安全性得到了可靠保證;

4）高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥故障的減少，也減少了定位器損壞的幾率，降低了檢修成本的同時(shí)還減輕了檢修人員的工作量。

4 結(jié)論

由此可見(jiàn)，我公司#5、#6機(jī)組#1、#2、#3高加氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥通過(guò)改造后給我公司帶來(lái)了多重收益，在避免了更換定位器的直接經(jīng)濟(jì)損失之外，還進(jìn)一步提高了高加的安全性能，進(jìn)而提高了機(jī)組的安全性能、機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能，可謂是一舉多得！不僅如此，得益于高加正常疏水調(diào)整門的成功改造為我們積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，我們將改造成果推廣到#5爐啟動(dòng)系統(tǒng)中最重要的360閥上，一舉消除了這個(gè)在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中讓人提心吊膽的隱患，進(jìn)一步提高了#5機(jī)組的安全性能。下一步我們將針對(duì)#6爐360閥進(jìn)行改造，以提高#6機(jī)組的安全性能。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]朱青 高壓加熱器正常疏水調(diào)整門改型.上海電力2012年第2期.

[2]靳智平 .電廠汽輪機(jī)原理及系統(tǒng)[ M]. 中 國(guó)電力出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：

劉華山（1972-），男，江蘇鹽城人，本科，高級(jí)工程師，主要從事火電廠設(shè)備管理.

張峻（1971—），男，江蘇新沂人，本科，工程師，主要從事火電廠熱控系統(tǒng)檢修.

束永春（1975—），男，江蘇射陽(yáng)人，技師，主要從事火電廠熱控系統(tǒng)檢修.