鍋爐給水泵汽輪機(jī)掛閘故障分析及處理

劉海昌

(浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江寧波315722)

浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司600 MW超臨界機(jī)組配置2臺(tái)NK63/71型給水泵汽輪機(jī)(簡稱小機(jī))，小機(jī)啟動(dòng)汽源來自輔助蒸汽(壓力為0.95 MPa)，小汽機(jī)排汽壓力為0.0135 MPa，直接進(jìn)入凝汽器。小機(jī)并聯(lián)運(yùn)行能驅(qū)動(dòng)每臺(tái)鍋爐給水泵供給鍋爐50%THA(額定工況)的給水量。然而在給水泵汽輪機(jī)速關(guān)閥檢修后掛閘時(shí)，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)油壓及速關(guān)油壓波動(dòng)較大，無法達(dá)到設(shè)定值，以致使速關(guān)閥無法正常開啟?；诖?，本文闡述了速關(guān)閥結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了引起掛閘故障的原因，并經(jīng)過多次試驗(yàn)，提出了掛閘故障處理方法并實(shí)施，保證了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 速關(guān)閥結(jié)構(gòu)及工作原理

速關(guān)閥是新蒸汽管網(wǎng)和汽輪機(jī)之間的主要關(guān)閉機(jī)構(gòu)，在運(yùn)行中出現(xiàn)事故時(shí)，能在最短時(shí)間內(nèi)切斷進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽。新蒸汽經(jīng)過蒸汽濾網(wǎng)流向閥碟，在這個(gè)主閥碟中裝有1只卸荷閥碟，由于它的面積相對(duì)主閥碟較小，所以在速關(guān)閥開啟時(shí)能夠減少提升力。在卸荷閥開啟后，主閥碟前、后的壓差減小，主閥就容易被開啟。閥蓋中的襯套有1個(gè)軸向密封面。當(dāng)速關(guān)閥全開后，閥桿和襯套之間就不會(huì)有漏汽，而閥門關(guān)閉時(shí)，閥桿和襯套之間的漏汽經(jīng)接管排出。作用在閥蓋上的蒸汽力大部分直接傳遞到包圍閥體的汽缸上［1］。速關(guān)閥由油壓控制，開啟過程通過液壓組合件操作。啟動(dòng)油經(jīng)過接口通到活塞前，使活塞克服彈簧力將其壓向活塞盤，液壓組合件來的速關(guān)油通過接口進(jìn)入活塞盤后，速關(guān)油壓力將活塞盤和活塞一起推到試驗(yàn)活塞盤的終點(diǎn)位置，閥門由閥桿提升而開啟，這時(shí)活塞前的空間和回油口相通。

為了實(shí)現(xiàn)緊急狀況下速關(guān)閥的快速關(guān)閉，配置了速關(guān)組合件、危急保安裝置。速關(guān)組合件主要由啟動(dòng)電磁閥、速關(guān)電磁閥、手動(dòng)停機(jī)電磁閥、停機(jī)電磁閥等組成［2］。速關(guān)閥控制組件工作原理如圖1所示，啟動(dòng)前調(diào)整溢流閥，使啟動(dòng)油壓低于速關(guān)油壓約0.05 MPa。啟動(dòng)時(shí)，使速關(guān)電磁閥和啟動(dòng)電磁閥同時(shí)帶電(計(jì)時(shí)開始)，建立啟動(dòng)油壓和開關(guān)油壓。15 s后速關(guān)電磁閥斷電復(fù)位，建立速關(guān)油壓，這時(shí)速關(guān)閥油缸活塞兩側(cè)分別為啟動(dòng)油壓和速關(guān)油壓。借助溢流閥的限壓作用，使啟動(dòng)油壓低于速關(guān)油壓(約0.05 MPa)，速關(guān)閥緩慢開起。60 s后，啟動(dòng)油電磁閥斷電復(fù)位，速關(guān)閥完全打開。

2 引起速關(guān)閥掛閘故障的幾種原因

速關(guān)閥及其控制組件作為給水泵汽輪機(jī)的重要組成部分，速關(guān)閥掛閘故障現(xiàn)象較常見。小機(jī)速關(guān)閥出現(xiàn)掛閘故障時(shí)，啟動(dòng)油壓波動(dòng)，速關(guān)油壓為0.35 MPa，而且啟動(dòng)油與速關(guān)油同時(shí)泄壓。經(jīng)過調(diào)整啟動(dòng)油與速關(guān)油壓差、清洗更換電磁閥、檢查速關(guān)閥油缸及控制邏輯等措施后，速關(guān)閥油壓建立正常，但速關(guān)閥仍無法開啟。根據(jù)故障現(xiàn)象及以往經(jīng)驗(yàn)分析，造成速關(guān)閥掛閘無法打開的原因可歸納為以下幾方面。

2.1 速關(guān)組合件控制回路故障

若速關(guān)組合件控制回路發(fā)生故障，則會(huì)造成速關(guān)組合件中電磁閥得失電狀態(tài)不正確等故障。根據(jù)廠家要求，控制啟動(dòng)油電磁閥的時(shí)間繼電器設(shè)為60 s，控制速關(guān)油電磁閥的時(shí)間繼電器設(shè)為15 s。小機(jī)掛閘時(shí)，要求啟動(dòng)油電磁閥和速關(guān)油電磁閥得電，15 s后速關(guān)電磁閥需失電，手動(dòng)停機(jī)閥及停機(jī)電磁閥帶電順序均應(yīng)正確，否則啟動(dòng)油和速關(guān)油都無法建立。線路故障或者電磁閥動(dòng)作時(shí)間不正確會(huì)造成電磁閥無法正常工作，從而導(dǎo)致速關(guān)閥無法打開［3］。

2.2 電磁閥卡澀、溢流閥調(diào)整不當(dāng)

速關(guān)閥因速關(guān)組合件中電磁閥卡澀會(huì)造成速關(guān)油壓無法建立。速關(guān)組合件主要由速關(guān)油電磁閥、啟動(dòng)油電磁閥、停機(jī)電磁閥、手動(dòng)停機(jī)電磁閥、速關(guān)閥試驗(yàn)用手動(dòng)閥、溢流閥、速關(guān)油回路上的插裝閥、停機(jī)回路上插裝閥組成。根據(jù)故障現(xiàn)象及以往經(jīng)驗(yàn)判斷，速關(guān)油電磁閥和啟動(dòng)油電磁閥卡澀會(huì)引起小機(jī)掛閘故障，速關(guān)閥因速關(guān)組合件中插裝閥卡澀、溢流閥調(diào)整不當(dāng)使啟動(dòng)油壓與速關(guān)油壓差不能滿足要求，均能引起小機(jī)掛閘故障。

2.3 速關(guān)組合件及危急保安器漏流

危急保安裝置裝在前軸承座側(cè)面，當(dāng)汽輪機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，危急保安裝置將速關(guān)閥中速關(guān)油泄掉，使速關(guān)閥關(guān)閉，切斷進(jìn)入汽輪機(jī)的汽源。危急保安器滑閥可以在殼體內(nèi)套筒中水平滑動(dòng)，滑閥上有2個(gè)控制凸肩，套筒與凸肩相應(yīng)的端面起著對(duì)凸肩的限位和油路密封作用。危急保安裝置不投入工作時(shí)，彈簧將滑閥推向與套筒端面接觸的位置［4］?；y的一端是活塞，它與拉鉤相連接，而拉鉤的另一端插在轉(zhuǎn)子上的兩個(gè)凸肩之間。從液壓組合件來的開關(guān)油，使危急保安裝置的滑閥處于工作位置，壓力從接口經(jīng)節(jié)流孔板進(jìn)入危急保安裝置。由于活塞的環(huán)形面積比凸肩的環(huán)形面積小，運(yùn)行時(shí)速關(guān)油在滑閥上作用力大于彈簧力，將滑閥凸肩密封地壓在套筒的端面上，因此回油被切斷，而速關(guān)油經(jīng)油口流出殼體，通過液壓組合件進(jìn)入速關(guān)閥［5］。如果危急保安裝置前的油壓下降，則彈簧把滑閥推向套筒的端面，使進(jìn)油切斷，速關(guān)油與回油接通，則速關(guān)閥關(guān)閉。速關(guān)組合件漏流主要發(fā)生在速關(guān)閥、停機(jī)電磁閥、危急保安器漏流等，速關(guān)閥漏流引起速關(guān)油壓無法建立主要有兩種情況:一種情況是速關(guān)閥油缸內(nèi)的彈簧與彈簧盤沒有安裝到位，從而造成速關(guān)油壓無法建立。另一種情況是活塞盤的并帽沒有安裝到位，同樣也會(huì)造成速關(guān)油壓無法建立。如果速關(guān)電磁閥和停機(jī)電磁閥內(nèi)漏，泄油量過大，分流了啟動(dòng)油的流量，就會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)油壓偏低。

2.4 低壓調(diào)速汽門漏流

速關(guān)閥后低壓調(diào)速汽門與凝汽器相連通。低壓調(diào)速汽門控制滿足汽輪機(jī)功率所需要的蒸汽流量。功率不同時(shí)，對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)汽閥開度也不一樣。閥座為擴(kuò)散形狀，以減少汽流的損失。閥碟自由懸掛在進(jìn)汽室內(nèi)的閥梁上，閥梁通過2根閥桿、連接叉與杠桿相連。杠桿由油動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也受到彈簧的作用力。油動(dòng)機(jī)連桿克服彈簧作用力開啟時(shí)，閥碟逐個(gè)開啟。根據(jù)啟動(dòng)油壓及速關(guān)油壓啟動(dòng)后油壓保持不住現(xiàn)象，分析導(dǎo)致速關(guān)閥無法開啟的原因?yàn)殚y門前后壓差大，油壓不能夠克服彈簧作用力及前后壓差。

3 速關(guān)閥掛閘故障處理過程

根據(jù)上面列出的幾種速關(guān)閥掛閘故障原因，提出按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢查，然后采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

1)解體速關(guān)閥控制油站所有電磁閥接線，小機(jī)遠(yuǎn)控掛閘，就地用電流表測(cè)量電磁閥，接線的帶電狀態(tài)及帶電時(shí)間均正確，因此排除因速關(guān)組件控制回路故障導(dǎo)致的無法掛閘。

2)對(duì)啟動(dòng)電磁閥、速關(guān)電磁閥及插裝閥進(jìn)行清洗，但未見效果，更換新電磁閥后仍無效。調(diào)整溢流閥使啟動(dòng)油壓低于速關(guān)油壓約0.05 MPa后，掛閘仍然出現(xiàn)故障。

3)對(duì)速關(guān)電磁閥和停機(jī)電磁閥進(jìn)行清洗，解體速關(guān)閥，檢查油缸內(nèi)的彈簧與彈簧盤安裝到位，活塞盤的并帽安裝到位，測(cè)量油缸和活塞間隙符合標(biāo)準(zhǔn)?；謴?fù)系統(tǒng)后小機(jī)掛閘仍故障。因此懷疑手動(dòng)停機(jī)電磁閥漏流，對(duì)電磁閥進(jìn)行了更換，并將速關(guān)電磁閥動(dòng)作時(shí)間由15 s調(diào)整至30 s，啟動(dòng)電磁閥動(dòng)作時(shí)間由60 s調(diào)整至90 s?；謴?fù)系統(tǒng)掛閘速關(guān)油壓、啟動(dòng)油壓及壓差，均滿足要求，但動(dòng)作時(shí)間過后兩油壓均同時(shí)泄壓，小機(jī)掛閘故障仍然存在。

4)在油動(dòng)機(jī)行程100%情況下，改變油動(dòng)機(jī)行程反饋至80%，DCS給繼續(xù)開啟低壓調(diào)速汽門信號(hào)，行程未變化。用行車強(qiáng)行對(duì)低壓調(diào)速汽門連桿施加外力，行程亦無變化。另外，解體低壓調(diào)速汽門，涂抹紅丹油，檢查閥門接觸情況，發(fā)現(xiàn)閥線接觸良好、閥芯動(dòng)作靈活，無卡澀雜物現(xiàn)象。但仔細(xì)觀察閥桿與閥套接觸情況，發(fā)現(xiàn)1號(hào)閥芯未關(guān)閉到位。在回裝低壓調(diào)速汽門過程中，記錄閥門空行程，發(fā)現(xiàn)油動(dòng)機(jī)全開狀態(tài)下仍然不能使得1號(hào)閥芯完全關(guān)閉。調(diào)整油動(dòng)機(jī)與閥門連接桿至滿足低調(diào)門行程要求，開啟輔汽供小機(jī)手動(dòng)門，小機(jī)掛閘正常。

4 結(jié)論

1)引起速關(guān)閥掛閘故障歸納為調(diào)節(jié)油系統(tǒng)控制部分故障及低壓調(diào)速汽門內(nèi)漏引起的掛閘故障兩方面。其中最常見的是速關(guān)電磁閥或啟動(dòng)電磁閥卡澀、危急保安器及停機(jī)電磁閥內(nèi)漏、控制信號(hào)故障等引起的掛閘故障。

2)烏沙山發(fā)電公司速關(guān)閥掛閘故障主要原因?yàn)榈蛪赫{(diào)速汽門內(nèi)漏導(dǎo)致速關(guān)閥前后壓差大，油壓不能使速關(guān)閥正常開啟。通過采取調(diào)整油動(dòng)機(jī)與調(diào)門連桿、重新核對(duì)低壓調(diào)速汽門行程等措施，速關(guān)閥能夠正常開啟運(yùn)行。

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