供熱抽汽調(diào)節(jié)閥故障原因分析與處理方案

摘 要：由于某電廠供熱抽汽調(diào)節(jié)閥故障頻發(fā)，調(diào)節(jié)閥指令與反饋偏差大，閥門開度頻繁擺動，造成供熱蒸汽流量及壓力波動，降低供熱品質(zhì)，嚴(yán)重時還會造成供熱中斷，影響機組供熱效率。基于此，針對供熱抽汽調(diào)節(jié)閥故障現(xiàn)象，分析了故障產(chǎn)生的原因，提出了處理方案，優(yōu)化了供熱抽汽調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)方式，增強了該電廠供熱系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性與經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：供熱抽汽調(diào)節(jié)閥;伺服閥;比例閥;抗燃油

0 引言

某電廠于2012年底完成了300 MW機組增容改造與供熱改造工作，機組投入供熱運行以來，#3機組頻繁發(fā)生供熱抽氣調(diào)節(jié)閥控制機構(gòu)故障，故障表現(xiàn)為調(diào)節(jié)閥指令與反饋偏差大、閥門開度頻繁擺動、調(diào)節(jié)閥無法正常起到精準(zhǔn)調(diào)節(jié)供熱蒸汽量的作用，不僅嚴(yán)重影響了機組供熱安全，因頻繁維修給企業(yè)造成經(jīng)濟損失，還直接影響了居民采暖。本文主要針對該電廠#3機組供熱調(diào)節(jié)閥反饋與指令不一致，閥門頻繁擺動的問題進(jìn)行了分析，指出了故障原因并提出了處理方案，有效保證了機組供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1 供熱調(diào)節(jié)閥簡介

該供熱系統(tǒng)所用蒸汽為中壓缸至低壓缸聯(lián)通管抽汽。本文介紹的供熱抽汽調(diào)節(jié)閥安裝于供熱蒸汽母管上，能夠自動調(diào)整供熱抽汽流量，保證所需的供熱抽汽壓力。

該供熱抽汽調(diào)節(jié)閥為江南閥門有限公司制造的800YTKD743H-25C液動調(diào)節(jié)閥，閥門結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由閥門、快關(guān)執(zhí)行裝置、液壓控制裝置與反饋裝置組成，正常運行時由主機EH油系統(tǒng)提供控制壓力油，油壓增大時油動機活塞桿克服彈簧力做功，以實現(xiàn)閥門的開啟，伺服閥調(diào)節(jié)油動機的進(jìn)油壓力，以實現(xiàn)閥門的開度調(diào)節(jié)，當(dāng)需要額定抽氣量時電磁鎖定閥動作，使油壓穩(wěn)定在固定值。運行時快關(guān)控制閥帶電開啟，給插裝閥提供關(guān)斷油壓，切斷回油保持油壓;失電時快關(guān)控制閥開啟，插裝閥形成通路，使控制系統(tǒng)迅速卸掉油壓，在彈簧力作用下實現(xiàn)閥門的關(guān)閉。液壓控制機構(gòu)原理如圖2所示。

2 供熱抽汽調(diào)節(jié)閥故障現(xiàn)象

在解決#3機組供熱抽汽調(diào)節(jié)閥頻繁擺動問題時，檢修人員用伺服閥試驗塊對調(diào)節(jié)閥總行程進(jìn)行校正，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥機械部分可以從全開位順利關(guān)至全關(guān)位，無卡澀現(xiàn)象，說明閥門機械部分并無故障。在#3機組供熱抽汽調(diào)節(jié)閥頻繁出現(xiàn)閥門擺動，指令與反饋偏差大的問題期間，該廠曾對#3機組供熱抽汽調(diào)節(jié)閥更換了3次伺服閥，發(fā)現(xiàn)每次更換完畢后閥門恢復(fù)正常，但一段時間后又出現(xiàn)擺動和偏差大的現(xiàn)象。

指令與反饋偏差大一般為油動機頻繁擺動所致，現(xiàn)場觀察油動機與主控界面顯示一致，說明反饋裝置并無問題。現(xiàn)場查看油動機活塞桿頻繁擺動，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥指令與反饋裝置頻繁動作，由此可以判斷油動機擺動是造成調(diào)節(jié)閥故障頻發(fā)的直接要因。

3 故障原因排查

根據(jù)供熱抽汽調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)機制與故障現(xiàn)象，對供熱抽汽調(diào)節(jié)閥的故障原因進(jìn)行綜合分析，該廠對可能影響油動機擺動的因素進(jìn)行了逐一排查。

3.1? ? 熱工信號異常

電液伺服閥在閥門上的作用就是將接收到的電信號轉(zhuǎn)換為液壓信號，所以有可能是因電信號異常導(dǎo)致的控制裝置異常。若熱工信號電壓過低，無法滿足控制調(diào)節(jié)伺服閥調(diào)節(jié)所需電壓，則會導(dǎo)致伺服閥無法根據(jù)指令進(jìn)行正確動作。而經(jīng)熱工人員現(xiàn)場測量信號電壓后發(fā)現(xiàn)，信號電壓在正常范圍內(nèi)，故排除此因素。

3.2? ? 油動機活塞桿漏油

油動機活塞桿是實現(xiàn)油壓控制機械部分動作的重要部件，活塞桿與套之間的間隙通過密封橡膠圈來密封，防止油缸內(nèi)抗燃油泄漏。若油動機活塞密封圈損壞，則會導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)油壓不穩(wěn)定，無法正常按照指令動作。而班組人員經(jīng)現(xiàn)場檢查管路溫度與油動機活塞桿發(fā)現(xiàn)，管路溫度為42 ℃未，超過運行油溫標(biāo)準(zhǔn)（<50 ℃），且油動機活塞桿周圍無油跡，故排除油動機活塞桿漏油因素。

3.3? ? 伺服閥故障

伺服閥用于調(diào)節(jié)油動機的進(jìn)油油壓。

通過伺服閥工作原理可知，可能會引起伺服閥故障的原因為伺服閥不合格和油質(zhì)不合格兩種情況[1]。該廠將更換下的伺服閥送至廠家檢查校驗，經(jīng)伺服閥廠家空載試驗后，結(jié)論為合格并出具試驗報告，故排除是伺服閥產(chǎn)品不合格的可能。

該廠將取得的EH油箱油樣與供熱調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)油樣送檢，EH油箱內(nèi)油樣化驗合格，而控制系統(tǒng)油質(zhì)報告顯示顆粒度（SAE）4級，超過MOOG3級標(biāo)準(zhǔn)，不合格。而電液伺服閥加工精度高，閥芯與閥套間隙只有2 μm左右，噴嘴與擋板之間的距離為0.03 mm左右，當(dāng)抗燃油油質(zhì)不合格，雜質(zhì)顆粒多時，伺服閥極易發(fā)生卡澀。故判斷供熱調(diào)節(jié)閥故障的主要原因為油質(zhì)不合格引起的伺服閥卡澀。

4 處理方法及結(jié)果

4.1? ? 處理方法

供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)門系統(tǒng)中所用的磷酸酯抗燃油是一種人工合成的有機脂類液體[2]，其閃點和燃點均比渦輪機油高?？谷加陀休^強的極性，與空氣接觸容易吸收空氣中的水分;在不同條件的熱照射下酯會容易分解，因此其氧化安定性、水解安定性較差，極易劣化。抗燃油一旦發(fā)生劣化會使油中雜質(zhì)顆粒度增加，易造成抗燃油系統(tǒng)中部件的腐蝕和卡澀，威脅機組的安全運行。因此，為消除油質(zhì)不合格導(dǎo)致的抽汽調(diào)節(jié)閥故障，需從凈化油質(zhì)、降低控制機構(gòu)對油質(zhì)精度要求和防止油品中雜質(zhì)沉積這幾個方面考慮，并采取以下3點措施：

4.1.1? ? 增設(shè)進(jìn)油濾網(wǎng)

通過在控制塊前增設(shè)進(jìn)油濾網(wǎng)，用物理方法攔截抗燃油中無法通過濾網(wǎng)的雜質(zhì)顆粒，有效保證控制機構(gòu)抗燃油的潔凈度。

4.1.2? ? 將伺服閥調(diào)節(jié)更換為比例閥調(diào)節(jié)

從工作原理上看，電液比例換向閥和電液伺服閥都是將電信號轉(zhuǎn)換成閥芯位移信號[3]，再轉(zhuǎn)換成壓力信號來控制液壓系統(tǒng)工作，二者都能實現(xiàn)對控制油壓的調(diào)節(jié)作用。而電液伺服閥響應(yīng)快、調(diào)節(jié)精度高，電液比例閥相對響應(yīng)較慢、精度較低;但由于電液伺服閥加工精密使其相較比例閥來說對油質(zhì)的要求更高，極易因油質(zhì)原因發(fā)生卡澀，且價格較高，所帶來的后續(xù)維修費用也較高。因此，在比例閥調(diào)節(jié)精度能滿足其需求的情況下，可以代替伺服閥進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，以提高供熱系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟性[4]。

4.1.3? ? 增設(shè)回油節(jié)流孔

從供熱調(diào)節(jié)閥的控制方式分析，在正常運行時為提供油壓，油路不循環(huán)，導(dǎo)致抗燃油中的雜質(zhì)顆粒極易堆積。因此，該廠在進(jìn)油與回油管路上直接加裝節(jié)流孔，使其能在保持油壓的同時油路進(jìn)行循環(huán)，防止雜質(zhì)顆粒的堆積。

4.2? ? 處理結(jié)果

該廠自#3機組供熱系統(tǒng)投運至故障處理前共更換過3次伺服閥，閥門故障出現(xiàn)時位置反饋頻繁擺動，幅度在1%左右，供熱調(diào)節(jié)閥位置反饋曲線如圖3所示。該廠通過上述改造方案處理后，供熱調(diào)節(jié)閥在2017年供熱季未發(fā)生過故障。

5 結(jié)語

現(xiàn)如今，隨著技術(shù)的不斷完善以及閥門控制機構(gòu)靈活性與精密性的不斷提高，抗燃油的油質(zhì)問題成為了抗燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障的常見原因。因此，為保證抗燃油系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對于油品的維護(hù)應(yīng)成為企業(yè)關(guān)注的重點。在機組日常運行中，應(yīng)定期進(jìn)行油質(zhì)化驗，對于油的顆粒度、酸值、水分、電阻率等指標(biāo)進(jìn)行有效監(jiān)控，并定期更換或清潔濾網(wǎng)。

[參考文獻(xiàn)]

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[3] 馮偉，凌英，張文，等.發(fā)電機組電液伺服閥失效分析[J].潤滑與密封，2014，39（3）：120-124.

[4] 蘇東海，任大林，楊京蘭.電液比例閥與電液伺服閥性能比較及前景展望[J].液壓氣動與密封，2008，28（4）：1-4.

收稿日期：2020-01-14

作者簡介：孫聆菱（1993—），女，河北邢臺人，助理工程師，研究方向：電力設(shè)備用油質(zhì)量檢測。