電動(dòng)汽輪循環(huán)水泵速關(guān)控制裝置故障分析及處理

鄭建軍 汪可 李銀 陳國(guó)明 趙鵬飛 夏玉坤 徐強(qiáng)

摘要：速關(guān)控制裝置是電動(dòng)汽輪循環(huán)水泵安全保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分。在某次運(yùn)行前狀態(tài)檢查中，發(fā)現(xiàn)無(wú)法建立速關(guān)閥油，無(wú)法打開(kāi)速關(guān)閥。通過(guò)對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理的分析，制定排查方案，找到了故障原因，采取相應(yīng)的措施后，解決問(wèn)題從而保證了循環(huán)水泵的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水泵;速關(guān);故障分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TK267 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）07-0133-02

0 ?引言

速關(guān)控制裝置是電動(dòng)汽輪循環(huán)水泵汽輪機(jī)保安系統(tǒng)和油路系統(tǒng)的集合。速關(guān)控制裝置通過(guò)控制相應(yīng)的電磁閥工作，讓速關(guān)閥快速關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)在緊急時(shí)刻立刻隔斷汽輪機(jī)的進(jìn)汽，使機(jī)組快速停機(jī)。正常情況下，速關(guān)閥應(yīng)在1S內(nèi)關(guān)閉。同時(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)水泵的就地和遠(yuǎn)程正常啟動(dòng)、緊急停機(jī)、速關(guān)閥在線(xiàn)試驗(yàn)等功能。

1 ?故障現(xiàn)象

在某次電動(dòng)汽輪循環(huán)水泵運(yùn)行前狀態(tài)檢查中，調(diào)節(jié)油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)正常運(yùn)行，按照運(yùn)行規(guī)程建立啟動(dòng)油，2s后啟動(dòng)油壓力表顯示為0.65MPa，隨后建立速關(guān)油，速關(guān)油壓力表無(wú)顯示，速關(guān)閥無(wú)法打開(kāi)。

2 ?主要結(jié)構(gòu)

速關(guān)控制裝置主要有電磁閥部分和速關(guān)閥體部分。電磁閥部分裝配在電動(dòng)汽輪循環(huán)水泵汽輪機(jī)蒸氣室前部。電磁閥分為手動(dòng)停機(jī)電磁閥、電動(dòng)停機(jī)電磁閥、啟動(dòng)電磁閥、關(guān)閉電磁閥以及在線(xiàn)試驗(yàn)閥。電磁閥部分有由殼體、電磁閥、手動(dòng)換向閥、擋板、銷(xiāo)軸、密封墊圈及緊固件等組成。速關(guān)閥體為液壓式結(jié)構(gòu)，水平裝配在汽輪機(jī)進(jìn)汽室側(cè)面，主要由閥體和油缸兩部分構(gòu)成。閥體部分主要由閥殼、閥座、閥碟、閥桿、閥蓋、蒸汽濾網(wǎng)及緊固件等組成;油缸部分主要由油缸殼體、活塞、彈簧、端蓋、密封圈及緊固件等組成。

速關(guān)控制裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 ?工作原理

汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)速關(guān)閥為關(guān)閉狀態(tài)，起動(dòng)和正常運(yùn)行時(shí)為全開(kāi)狀態(tài)。速關(guān)閥關(guān)閉時(shí)，新蒸汽經(jīng)蒸汽濾網(wǎng)（32）通至閥碟（2）前的腔室，閥碟在蒸汽壓力和油缸彈簧（23）關(guān)閉力作用下被緊壓在閥座（1）上，新蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)通流部分的通路被切斷。閥碟中裝有壓緊螺母（34），壓緊螺母與閥桿（3）之間有一定的間隙，閥桿與村套（5）及套筒（33）的密封面適當(dāng)貼合，閥桿向外拉伸過(guò)空行程時(shí)，蒸汽通過(guò)閥碟內(nèi)部小孔進(jìn)入調(diào)節(jié)汽閥腔室內(nèi)，速關(guān)閥在開(kāi)啟過(guò)程中調(diào)節(jié)汽閥一直處在關(guān)閉狀態(tài)，閥碟前后的壓力很快趨于平衡，閥碟開(kāi)啟的提升力大為減小?？招谐套咄旰?，閥桿帶動(dòng)蝶閥向外開(kāi)啟。（圖2）

油缸部分是速關(guān)閥開(kāi)啟和關(guān)閉的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。開(kāi)啟速關(guān)閥時(shí)，啟動(dòng)油F進(jìn)入活塞（22）右端，活塞在油壓作用下克服彈簧（23）力被壓向活塞盤(pán)（24），使活塞與活塞盤(pán)的密封面相接觸，之后速關(guān)油E進(jìn)入活塞盤(pán)左側(cè)，隨著活塞盤(pán)左側(cè)速關(guān)油壓的建立，啟動(dòng)油開(kāi)始有控制的泄放，活塞盤(pán)和活塞在兩側(cè)油壓差作用下，持續(xù)向右移動(dòng)直到被試驗(yàn)活塞（20）限位，閥桿右端與活塞盤(pán)連接一起，活塞盤(pán)移動(dòng)的同時(shí)速關(guān)閥也隨之開(kāi)啟。

4 ?原因分析

針對(duì)本機(jī)，結(jié)合速關(guān)控制裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，分析速關(guān)閥無(wú)法打開(kāi)的原因：

4.1 停機(jī)電磁閥電源故障

本機(jī)組停機(jī)電磁閥采用的是常開(kāi)（NO）設(shè)置。即在正常狀態(tài)時(shí)，停機(jī)電磁閥不帶電。當(dāng)停機(jī)電磁閥接通電源信號(hào)后，停機(jī)電磁閥動(dòng)作并切斷通向停機(jī)泄荷閥的控制油源，這時(shí)控制油與回油接通，停機(jī)泄荷閥開(kāi)啟，速關(guān)油泄壓，速關(guān)閥迅速關(guān)閉。

本裝置中電動(dòng)停機(jī)電磁閥有兩個(gè)，停機(jī)電磁閥均接收控制回路中繼電器電源信號(hào)?？刂苹芈分兄虚g繼電器KA1、KA2、KA3對(duì)應(yīng)滑油總管3路油壓信號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)三選二低油壓信號(hào)時(shí)，中間繼電器就會(huì)通電，從而造成停機(jī)電磁閥帶電。

4.2 速關(guān)閥閥桿卡澀

速關(guān)閥閥桿中間上有行程盤(pán)（30），右端與活塞盤(pán)（24）連接。行程盤(pán)通過(guò)螺釘連接行程限位桿形成整體;兩滑環(huán)通過(guò)螺釘固定在速關(guān)閥缸體背面，行程限位桿穿過(guò)兩滑環(huán)，可在滑環(huán)內(nèi)自由左右移動(dòng)。

長(zhǎng)期高溫環(huán)境下，高溫蠕變?cè)斐伤訇P(guān)閥閥桿一定彎曲，使閥桿與村套、套筒間隙變小;蒸汽管道內(nèi)的機(jī)械雜質(zhì)隨蒸汽進(jìn)入速關(guān)閥座，造成閥桿與閥座卡澀;蒸汽品質(zhì)不佳而產(chǎn)生的鹽垢使閥桿銹蝕或者卡澀;行程限位桿與滑環(huán)間隙過(guò)小或被異物卡死，均會(huì)導(dǎo)致摩擦力增大，而在活塞兩側(cè)油壓一定的情況下，使得速關(guān)閥活塞開(kāi)啟力相對(duì)減小，從而造成無(wú)法打開(kāi)速關(guān)閥。

4.3 速關(guān)閥油缸內(nèi)故障

壓力油通過(guò)電磁閥（手動(dòng)停機(jī)電磁閥、電動(dòng)停機(jī)電磁閥、啟動(dòng)電磁閥），經(jīng)過(guò)相應(yīng)的管路，形成相應(yīng)的啟動(dòng)油和速關(guān)油后，進(jìn)入速關(guān)閥內(nèi)油缸相應(yīng)部分，從而打開(kāi)速關(guān)閥。

速關(guān)油缸進(jìn)油口T及通道被異物堵塞，導(dǎo)致進(jìn)油不暢，油量和油壓減少，速關(guān)油壓力不足以推動(dòng)活塞;速關(guān)閥活塞盤(pán)左側(cè)油缸內(nèi)的O密封圈損壞，導(dǎo)致速關(guān)油外泄，速關(guān)油壓力不足;速關(guān)閥油缸與油缸殼體間隙太小，摩擦阻力增大;油質(zhì)劣化，產(chǎn)生大量油垢引起銹蝕卡澀;油系統(tǒng)中因?yàn)V網(wǎng)破損、機(jī)械磨損等原因造成的機(jī)械雜質(zhì)從而引起速關(guān)閥內(nèi)動(dòng)作受阻，以及彈簧故障的原因最終都會(huì)使得活塞盤(pán)和活塞兩側(cè)油壓差作用減小，無(wú)法向右移動(dòng)打開(kāi)速關(guān)閥。

而工作蒸汽品質(zhì)24小時(shí)在線(xiàn)分析，每天線(xiàn)下分析一次，電動(dòng)汽輪循環(huán)水泵工作期間未發(fā)生過(guò)蒸汽品質(zhì)不符要求的情況，每月會(huì)對(duì)油倉(cāng)進(jìn)行取樣送檢，油品均滿(mǎn)足使用要求?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作的壓力油通過(guò)油泵增壓，經(jīng)冷卻器前過(guò)濾器、油冷器、冷卻器后過(guò)濾器后進(jìn)入相應(yīng)電磁閥，最后進(jìn)入相應(yīng)的油缸。壓力油前后經(jīng)過(guò)兩道濾網(wǎng)后，進(jìn)入油缸發(fā)生堵塞的可能性較小，而油缸內(nèi)密封圈、油缸內(nèi)間隙、彈簧故障的原因需要進(jìn)行油缸解體才能判斷，設(shè)備經(jīng)出廠時(shí)已經(jīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢查，安裝調(diào)試期間均能正常動(dòng)作，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)都嚴(yán)格按照廠家要求進(jìn)行，定期檢查均無(wú)異常，據(jù)此該設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題概率相對(duì)較小，只有在無(wú)法找到原因時(shí)才進(jìn)行解體檢查。

5 ?排查方法

5.1 檢查閥及電氣控制回路

首先，查詢(xún)歷史記錄，了解并檢查是否更換電磁閥設(shè)置。然后，檢查三個(gè)滑油總管油壓壓力傳感器是否正常，如有損壞，及時(shí)更換損壞壓力傳感器。檢查三路控制線(xiàn)路是否保持正常，確保信號(hào)準(zhǔn)確無(wú)誤。

5.2 檢查速關(guān)閥閥桿

首先檢查兩滑環(huán)、行程盤(pán)是否被異物堵塞、行程限位桿是否生銹卡死，檢查緊固螺釘是否松動(dòng)變形，其次使用油標(biāo)卡尺測(cè)量滑環(huán)長(zhǎng)度、孔距、孔徑測(cè)量、行程桿長(zhǎng)度與直徑。必要時(shí)增大滑環(huán)孔徑，減小滑環(huán)間距，減小行程桿長(zhǎng)度和直徑，保證行程盤(pán)與行程桿安裝在同一水平線(xiàn)。

5.3 解體速關(guān)閥

首先，拆除油缸的速關(guān)油、啟動(dòng)油、試驗(yàn)油進(jìn)口管路、回油管路，拆下蒸汽進(jìn)氣接管，取下油缸部分和閥體部分。其次，檢查油缸內(nèi)O密封圈狀態(tài)，清洗缸內(nèi)流通各壁面，檢查缸內(nèi)各零部件狀態(tài)，測(cè)量并調(diào)整缸內(nèi)各零部件間隙，必要時(shí)進(jìn)行更換。最后，檢查閥體內(nèi)閥座、閥桿、碟閥情況，測(cè)量并調(diào)整閥桿與村套及套筒的間隙，必要時(shí)調(diào)整間隙。

6 ?排查結(jié)果

通過(guò)查詢(xún)歷史記錄，了解無(wú)任何人員修改電磁閥設(shè)置。檢查滑油總管三個(gè)油壓壓力傳感器都完好，依次對(duì)三路控制線(xiàn)路接通24V電壓，三路控制回路顯示正常。

檢查發(fā)現(xiàn)行程盤(pán)上有少量玻璃棉渣，兩滑環(huán)上有較厚的油漆，緊固螺釘完好，沒(méi)有松動(dòng)，通過(guò)拆卸行程限位桿，測(cè)量得出行程桿長(zhǎng)度27.75cm，桿徑10.75mm，滑環(huán)孔徑12.65mm，兩滑環(huán)孔距12.05cm，滿(mǎn)足使用要求。判斷為工人施工時(shí)防護(hù)不周，施工完后沒(méi)有及時(shí)清理，造成速關(guān)閥行程桿被保溫棉、涂刷的油漆等雜質(zhì)卡死，行程桿的滑環(huán)咬死，行程桿無(wú)法來(lái)回活動(dòng)，速關(guān)閥不能正常工作。最后經(jīng)過(guò)機(jī)加更換行程限位桿后，問(wèn)題得到解決。

7 ?總結(jié)

本文簡(jiǎn)述了電動(dòng)汽輪循環(huán)水泵速關(guān)控制裝置運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題現(xiàn)象，對(duì)故障的原因進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了相應(yīng)的排查處理，使現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題得到解決，并采取以下措施以防止發(fā)生相應(yīng)的故障：

①根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在速關(guān)閥體正上方加裝400*400mm防護(hù)罩并固定，防止各類(lèi)施工時(shí)，設(shè)備及周?chē)愇镞M(jìn)入行程盤(pán)及滑環(huán)里，雜物纏繞在行程連桿上。

②定期對(duì)行程連桿除銹、涂抹潤(rùn)滑油進(jìn)行保養(yǎng)，當(dāng)行程連桿活動(dòng)困難，必要時(shí)對(duì)行程連桿進(jìn)行更換。定期對(duì)電氣控制回路進(jìn)行檢查，電磁閥狀態(tài)進(jìn)行檢查，必要時(shí)更換電磁閥、壓力傳感器以保證設(shè)備滿(mǎn)足使用要求。

③設(shè)備暖機(jī)、升速過(guò)程中，必須嚴(yán)格按要求進(jìn)行升溫、升壓、暖管、沖轉(zhuǎn)，避免零部件受熱不均，熱漲異常而損壞設(shè)備。設(shè)備停運(yùn)期間，定期開(kāi)展速關(guān)控制裝置冷態(tài)試驗(yàn)，以保證能實(shí)現(xiàn)正常啟動(dòng)、緊急停機(jī)、速關(guān)閥在線(xiàn)試驗(yàn)功能。

④設(shè)備運(yùn)行期間應(yīng)繼續(xù)保持對(duì)工作蒸汽的監(jiān)督，繼續(xù)24小時(shí)在線(xiàn)及線(xiàn)下分析，保證蒸汽品質(zhì)，定期對(duì)油倉(cāng)進(jìn)行滑油取樣分析，保證滑油滿(mǎn)足使用要求。

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