汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)故障分析

杜建偉

摘要：油動(dòng)機(jī)屬于汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是靠高壓油的壓差來(lái)實(shí)現(xiàn)控制調(diào)速汽門的裝置。作為機(jī)組正常運(yùn)行中負(fù)責(zé)調(diào)整負(fù)荷的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)需要頻繁動(dòng)作。一旦汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，勢(shì)必會(huì)影響機(jī)組的安全運(yùn)行。基于此，本文就汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)故障及處理展開了分析。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；高壓調(diào)節(jié)閥；油動(dòng)機(jī)；故障

1、油動(dòng)機(jī)拒動(dòng)、閥位漂移和反復(fù)開關(guān)

伺服閥又稱電液轉(zhuǎn)換器，由一個(gè)電力矩馬達(dá)以及帶有機(jī)械反饋的二級(jí)液壓功率放大裝置組成，可以將控制系統(tǒng)輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)。伺服閥力矩馬達(dá)中的電磁鐵線圈通有電流后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩使銜鐵旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)與之相連的擋板轉(zhuǎn)動(dòng)，擋板偏向某個(gè)噴嘴使得滑閥兩端的油壓不同，產(chǎn)生壓差推動(dòng)滑閥移動(dòng)，使高壓油進(jìn)入油缸或?qū)⒂透字械母邏河托狗胖粱赜?，油缸帶?dòng)閥門開大或關(guān)小。

1.1故障分析

高壓主汽調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)在給出開啟或關(guān)閉的指令時(shí)，油動(dòng)機(jī)不能把閥門打開或關(guān)閉，最初判斷可能由于EH油質(zhì)顆粒度超標(biāo)，EH油中的較大顆粒物進(jìn)入油動(dòng)機(jī)的伺服閥滑閥閥芯活動(dòng)通道內(nèi)，由于伺服閥滑閥通道配合間隙極其細(xì)微，導(dǎo)致伺服閥滑閥卡澀，使油動(dòng)機(jī)無(wú)法將閥門正常開啟或關(guān)閉，在用銅棒對(duì)油動(dòng)機(jī)伺服閥進(jìn)行振打的過(guò)程中，卡澀在伺服閥滑閥活動(dòng)通道內(nèi)的顆粒物脫落隨油流流走，使滑閥閥芯又能正常的活動(dòng)，從而油動(dòng)機(jī)又恢復(fù)到進(jìn)入正常工作狀態(tài)。對(duì)油動(dòng)機(jī)活塞桿表面進(jìn)行檢查，活塞桿表面光滑及活塞環(huán)密封完好，無(wú)縱向溝槽及缺口等缺陷，排除了因活塞環(huán)密封磨損嚴(yán)重導(dǎo)致油流內(nèi)部泄漏，使油動(dòng)機(jī)開啟動(dòng)力不足而產(chǎn)生油動(dòng)機(jī)開啟動(dòng)作遲緩，或油動(dòng)機(jī)拒動(dòng)情況的而發(fā)生。在后來(lái)的油動(dòng)機(jī)解體檢修中，發(fā)現(xiàn)油動(dòng)機(jī)活塞腔室內(nèi)滯油油質(zhì)確實(shí)較臟，且活塞室內(nèi)壁也出現(xiàn)不同程度的銹蝕情況，驗(yàn)證了EH油質(zhì)顆粒度不達(dá)標(biāo)是造成伺服閥卡澀的一個(gè)誘因；油中微水超標(biāo)，造成活塞室內(nèi)壁銹蝕。同時(shí)，在微水的作用下，也會(huì)造成伺服閥滑閥滑動(dòng)通道內(nèi)壁輕微銹蝕，EH油系統(tǒng)在機(jī)組運(yùn)行中油溫較高（約50-60℃），這也加劇了伺服閥滑閥滑動(dòng)通道內(nèi)壁銹蝕速度和程度。機(jī)組正常運(yùn)行中帶基本以上負(fù)荷，高壓主汽調(diào)節(jié)閥為100%全開狀態(tài)，主汽調(diào)節(jié)閥開度固定，伺服閥滑閥芯不運(yùn)動(dòng)，伺服閥活動(dòng)滑閥滑動(dòng)通道內(nèi)由于缺少閥芯來(lái)回摩擦作用，內(nèi)部更易形成銹蝕層或沉積物，是造成機(jī)組下次冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)伺服閥卡澀、拒動(dòng)的另一個(gè)故障誘因。

1.2故障處理

首先保持機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定或適當(dāng)減小，將故障閥門切手動(dòng)，手動(dòng)設(shè)定指令與實(shí)際閥位相符，防止閥門卡塞故障消除時(shí)調(diào)節(jié)閥突然開啟或關(guān)閉。將油動(dòng)機(jī)活塞桿抽出，用無(wú)水乙醇對(duì)油動(dòng)機(jī)油腔室內(nèi)部進(jìn)行徹底沖洗清理，清除銹漬及附著物，并用壓縮空氣將油動(dòng)機(jī)各油室吹干，去除水分，防止銹蝕情況發(fā)生。將卸荷電磁閥與油動(dòng)機(jī)底座拆開后，也同樣發(fā)現(xiàn)卸荷電磁閥閥芯彈簧腔室內(nèi)油質(zhì)較臟，有附著物存在，印證了油質(zhì)較差。將彈簧取出后，對(duì)腔室進(jìn)行清洗、擦拭，然后用壓縮空氣進(jìn)行吹掃干凈。解體油動(dòng)機(jī)彈簧座，將彈簧座內(nèi)的11組半形彈簧整體抽出后，檢查發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)離閥端一組半片碟形彈簧出現(xiàn)碎裂，緊挨主汽閥端的兩組半碟形彈簧幾乎被壓平，失去彈性，總體計(jì)算下來(lái)，共有4組碟形彈簧失效，使碟形彈簧組的彈性大大降低，致使高壓主汽調(diào)節(jié)閥關(guān)閥彈簧力大大減小，這也正是主汽調(diào)閥閥位不能穩(wěn)定，當(dāng)閥位設(shè)定一個(gè)定值時(shí)，閥位會(huì)出現(xiàn)頻繁開啟和關(guān)閉不能穩(wěn)定的原因所在。故應(yīng)及時(shí)更換失效彈簧。

2、快速卸荷閥故障

快速卸荷閥結(jié)構(gòu)較特別，安裝在油動(dòng)機(jī)液壓塊上，當(dāng)機(jī)組緊急停機(jī)或危急脫扣裝置動(dòng)作時(shí)，危急遮斷（OPC或AST）油失壓，快速卸荷閥打開將油動(dòng)機(jī)下腔室的壓力油快速釋放，這時(shí)不論伺服放大器有何輸出信號(hào)，閥門均會(huì)在彈簧力的作用下迅速關(guān)閉。

2.1故障分析

快速卸荷閥的故障表現(xiàn)為杯狀滑閥關(guān)閉不嚴(yán)密或卡塞，內(nèi)漏嚴(yán)重導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)無(wú)法開啟。其中EH油泵電流增加，油壓下降，油位不變說(shuō)明系統(tǒng)存在內(nèi)漏而無(wú)外漏。通過(guò)高壓調(diào)節(jié)閥閥位檢查單一調(diào)節(jié)閥故障情況（排除OPC、AST電磁閥故障），可初步判斷為快速卸荷閥或伺服閥內(nèi)漏，而快速卸荷閥內(nèi)漏時(shí)EH油壓往往下降很多，油泵電流增加較多。調(diào)節(jié)閥開度波動(dòng)（負(fù)荷隨著波動(dòng)）及綜合閥位與負(fù)荷相匹配說(shuō)明調(diào)節(jié)閥LVDT反饋無(wú)故障，故障閥門確實(shí)已開啟或關(guān)閉。閥門切單閥后某個(gè)閥門開度與其他閥門不一致，或者閥門指令與反饋不一致的閥門即為故障閥門。將故障閥門指令給至0，停止向故障閥門供油，如EH油壓力回升，油泵電流正常，基本可以斷定為伺服閥內(nèi)漏。

2.2故障處理

首先應(yīng)穩(wěn)定機(jī)組負(fù)荷，適當(dāng)減少負(fù)荷調(diào)整操作；在EH油壓下降較快時(shí)應(yīng)立刻手動(dòng)啟動(dòng)備用泵；將故障閥門切除自動(dòng)，手動(dòng)給指令到0（防止故障閥門突然開啟），停止向故障閥門供油，降低系統(tǒng)內(nèi)漏程度，防止EH油壓力下降導(dǎo)致機(jī)組跳閘；若是因該調(diào)節(jié)閥故障而導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷調(diào)整特性變差，應(yīng)將高壓調(diào)節(jié)閥手動(dòng)切單閥運(yùn)行；通知相關(guān)工作人員檢修并處理閥卡塞問(wèn)題，通常情況下是更換新的快速卸荷閥；故障調(diào)節(jié)閥關(guān)閉后，應(yīng)適當(dāng)限制機(jī)組負(fù)荷，可根據(jù)其他調(diào)節(jié)閥接帶能力接帶負(fù)荷。更換快速卸荷閥后，投入時(shí)應(yīng)該緩慢開啟供油手動(dòng)門注油，密切監(jiān)視EH油系統(tǒng)壓力，防止EH油壓下降造成機(jī)組保護(hù)動(dòng)作。機(jī)組檢修后或啟動(dòng)前應(yīng)對(duì)EH油系統(tǒng)進(jìn)行徹底沖洗，油質(zhì)化驗(yàn)合格后方可啟動(dòng)；啟動(dòng)前需進(jìn)行閥門活動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)后通常需保持EH油泵運(yùn)行。在正常運(yùn)行中，要確保EH油濾油機(jī)、真空濾油機(jī)、油離子交換裝置可靠投入，同時(shí)應(yīng)定期進(jìn)行油質(zhì)的化驗(yàn)?？焖傩逗砷y內(nèi)漏較大時(shí)，若不及時(shí)處理則會(huì)由于EH油壓低而導(dǎo)致機(jī)組跳閘，因此應(yīng)及時(shí)停止向故障調(diào)節(jié)閥供油，從而預(yù)防機(jī)組跳閘。

3、高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)漏油

油動(dòng)機(jī)活塞漏油的原因有很多，如油動(dòng)機(jī)活塞桿彎曲，油動(dòng)機(jī)活塞桿在該開度位置有毛刺或拉傷，油動(dòng)機(jī)內(nèi)密封圈損壞、磨損，油動(dòng)機(jī)上導(dǎo)向套處絲堵松動(dòng)等，汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)發(fā)生漏泄多數(shù)是由于密封圈損壞所致。

3.1故障分析

在汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，閥體的熱量直接傳遞或近距離輻射至油動(dòng)機(jī)油缸處，油動(dòng)機(jī)工作環(huán)境溫度較高，高壓調(diào)節(jié)閥由于接近高壓主汽閥，有兩個(gè)高溫受熱面，最高溫度可達(dá)到200℃，超過(guò)了高壓抗燃油的氟橡膠密封圈-40～160℃的溫度范圍。高溫導(dǎo)致密封圈碳化甚至烘焦，以致黏住活塞桿，從而引起該部位漏油，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使活塞桿產(chǎn)生溝痕。機(jī)組采取單序閥運(yùn)行時(shí)，幾個(gè)調(diào)閥的伺服閥指令相同，油動(dòng)機(jī)活塞與缸套在一個(gè)相對(duì)位置內(nèi)頻繁擺動(dòng)，加速了油動(dòng)機(jī)與活塞的磨損速度。機(jī)組采取順序閥運(yùn)行時(shí)，個(gè)別閥門處于全開狀態(tài)，溫度高于其他高壓調(diào)節(jié)閥，此時(shí)伺服閥指令不變，EH油在油缸內(nèi)不流通，無(wú)法帶走熱量，加速密封圈老化和抗燃油碳化現(xiàn)象。

3.2故障處理

首先觀察確定泄漏部位，確定后可降負(fù)荷到60%左右，關(guān)閉閥門至零位，然后關(guān)閉該油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止閥，并確認(rèn)截止閥關(guān)閉嚴(yán)密，將油動(dòng)機(jī)油路活節(jié)拆下，吊出油動(dòng)機(jī)，更換備件。因操作風(fēng)險(xiǎn)較高，建議停機(jī)處理為宜。如輕微漏泄，可短期將該調(diào)門關(guān)閉，但需注意汽缸膨脹、各軸承振動(dòng)、溫度等，待具備條件立即解體處理。檢修時(shí)更換此處密封圈，必須保證安裝質(zhì)量，不能安裝中碰損膠圈，同時(shí)對(duì)于對(duì)應(yīng)位置的活塞桿應(yīng)清掃干凈，保證光滑無(wú)溝痕、毛刺等。要保證按規(guī)程要求定期更換密封圈部件，大修時(shí)對(duì)油動(dòng)機(jī)打壓檢查；一般調(diào)門油動(dòng)機(jī)處的環(huán)境溫度都很高，盡可能將汽側(cè)保溫層做好。防止高溫傳導(dǎo)對(duì)膠圈造成老化影響，同時(shí)保證膠圈材質(zhì)為氟橡膠的，不能用其它材質(zhì)代替；調(diào)門彈簧座上下的背帽、油動(dòng)機(jī)背帽應(yīng)緊固牢固，銷釘應(yīng)穿好，防止由于調(diào)門背帽等松動(dòng)造成氣流波動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)油動(dòng)機(jī)等產(chǎn)生波動(dòng)，造成膠圈頻發(fā)磨損；經(jīng)常檢查行程反饋、接線、熱工板卡工作情況，防止熱工元件松動(dòng)對(duì)調(diào)門油動(dòng)機(jī)的影響消缺頻發(fā)振動(dòng)的因素。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，作為機(jī)組正常運(yùn)行中調(diào)整負(fù)荷的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用。系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，首先要對(duì)機(jī)組負(fù)荷、綜合閥位、調(diào)節(jié)閥開度、調(diào)節(jié)閥反饋等主要參數(shù)信息進(jìn)行仔細(xì)分析，盡快查找故障原因，并及時(shí)采取處理措施，此外，還應(yīng)加強(qiáng)日常的檢修工作，應(yīng)定期對(duì)油動(dòng)機(jī)進(jìn)行解體清洗，更換密封組件，及時(shí)消除存在的隱患缺陷，從而避免類似故障事件的發(fā)生，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]600MW機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥門故障分析及處理[J].孟剛.山東工業(yè)技術(shù).2016（16）.

[2]汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥或供熱中壓抽汽調(diào)節(jié)閥控制方式分析及建議[J].靖長(zhǎng)財(cái).神華科技.2017（06）.

[3]高壓調(diào)節(jié)閥閥座現(xiàn)場(chǎng)更換措施[J].梁艷東.設(shè)備管理與維修.2018（17）.

[4]C25-4.9/9.8汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥故障分析[J].羅建輝.科技信息.2010（23）.

（作者單位：山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司）