汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿彎曲故障分析

徐光成

（杭州汽輪機(jī)股份有限公司，浙江杭州 310022）

0 引言

某火力發(fā)電廠使用國內(nèi)知名汽輪機(jī)廠家生廠的NK50/60型冷凝式汽輪機(jī)，用于驅(qū)動300 MW火電機(jī)組50%容量鍋爐給水泵。2臺給水泵并聯(lián)運(yùn)行，配1臺主機(jī)。裝置中還配1臺30%容量的電機(jī)驅(qū)動給水泵作為備用。汽輪機(jī)控制采用電——液控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，功能是控制機(jī)組的轉(zhuǎn)數(shù)（功率），使其在規(guī)定范圍內(nèi)運(yùn)行[1]。調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用與大機(jī)一樣的控制系統(tǒng)MEH（Micro Electro Hydraulic System，給水泵汽輪機(jī)控制系統(tǒng)）。分析高壓調(diào)節(jié)汽閥的開啟與關(guān)閉控制由低壓調(diào)門加杠桿控制改造成單獨(dú)油動機(jī)控制的過程中，高壓調(diào)門閥桿彎曲的原因。通過靜態(tài)試驗(yàn)及相關(guān)分析，確定造成高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿彎曲的主要原因是油動機(jī)因阻尼作用未拉到上止點(diǎn)。高壓油進(jìn)入油動機(jī)，油動機(jī)活塞桿上頂造成高壓調(diào)閥閥桿彎曲。

1 調(diào)節(jié)汽閥改造前后的控制結(jié)構(gòu)

調(diào)節(jié)汽閥改造前高調(diào)門的開啟由低調(diào)門安裝的一套杠桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，低調(diào)門閥門開到一定開度帶動杠桿動作，杠桿聯(lián)動高調(diào)門閥桿一起動作完成高調(diào)閥門的打開與關(guān)閉。改造方案是去掉杠桿系統(tǒng)，增加一套與高壓調(diào)節(jié)汽閥相連的油動機(jī)及電液伺服閥等配套件。

改造后高調(diào)門由油動機(jī)替代原杠桿系統(tǒng)進(jìn)行控制，與低調(diào)門的控制原理一致。改造后的高低調(diào)門控制系統(tǒng)如圖1所示，工作原理：油動機(jī)上裝有MOOG（穆格公司）電液伺服閥，它能將電氣輸入信號放大成大功率液壓能量輸出。MEH將閥位指令信號與來自油缸的LVDT（Linear Variable Differential Transformer，位移傳感器）閥位反饋信號比較后輸出電流信號到MOOG閥。MOOG閥將電信號轉(zhuǎn)換成液壓信號使得該閥的主閥移動，主閥移動的結(jié)果使系統(tǒng)傳遞動力的主回路接通，高壓抗燃油進(jìn)入油動機(jī)油缸活塞的上腔或下腔，使活塞上下運(yùn)動帶到調(diào)節(jié)汽閥的上升或下降，控制調(diào)節(jié)汽閥的開啟和關(guān)閉[2]。

圖1 改造后高低調(diào)門控制系統(tǒng)

2 故障現(xiàn)象及原因分析

（1）故障現(xiàn)象。改造完成后，對其中一臺鍋爐給水泵汽輪機(jī)進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)時，高壓油進(jìn)入油動機(jī)時，發(fā)現(xiàn)高壓調(diào)節(jié)汽閥桿有彎曲現(xiàn)象。現(xiàn)場對另一臺未進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)的汽輪機(jī)進(jìn)行相關(guān)檢查，油動機(jī)與調(diào)門重新進(jìn)行拉空行程并進(jìn)行連接，未發(fā)現(xiàn)異常。閥門有1.5 mm的空行程，理論上應(yīng)該不會造成閥桿彎曲。測量2臺油動機(jī)的拉桿，其中有油壓進(jìn)入的油動機(jī)拉桿長85 mm，而未進(jìn)油油動機(jī)拉桿長78 mm。

（2）原因分析。在連接油動機(jī)與調(diào)門時，是在未進(jìn)油的狀態(tài)下把油動機(jī)拉到上止點(diǎn)（油動機(jī)活塞桿拉不動為止），調(diào)節(jié)汽閥端預(yù)留了1.5 mm的空行程用于熱膨脹，以免造成漏氣和閥桿彎曲。分析調(diào)門與油動機(jī)連接的安裝過程，問題出在油動機(jī)在未進(jìn)油狀態(tài)下，以為油動機(jī)拉桿已經(jīng)拉到上止點(diǎn)，因油動機(jī)在接近上止區(qū)位置有一段阻尼區(qū)，用人力拉不動，實(shí)際油動機(jī)拉桿未拉到實(shí)際上止點(diǎn)。油壓進(jìn)入時，油動機(jī)活塞杠上頂，因調(diào)節(jié)汽閥閥桿處是承受力最薄弱點(diǎn)，造成閥桿彎曲。

3 解決措施

為避免高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿受力彎曲，油動機(jī)活塞桿與調(diào)節(jié)汽閥通過連桿連接時必須滿足：油動機(jī)活塞桿必須在上死點(diǎn)位置時，高壓調(diào)節(jié)汽閥端連著關(guān)節(jié)軸承的螺柱在叉的中間部位（叉是連著下端閥桿的），即螺柱與叉的上下端都有間隙（間隙值≥1.5 mm），既通常所稱的閥門空行程，這時油動機(jī)外部刻度牌指示為0。上下都留間隙（空行程），避免油動機(jī)上升一定量（1.5 mm）的范圍之內(nèi)導(dǎo)致閥桿受力彎曲，又留出了開機(jī)時受熱膨脹的間隙，避免油動機(jī)帶動閥桿導(dǎo)致汽閥微開啟而漏氣。

閥門空行程調(diào)整注意事項(xiàng)：①把調(diào)節(jié)汽閥的調(diào)門與油動機(jī)之間的連接桿松開，此時調(diào)節(jié)汽閥不受外力，調(diào)節(jié)汽閥應(yīng)該處于關(guān)閉部位，此時可用銅棒輕輕敲打連著閥端的關(guān)節(jié)軸承來驗(yàn)證調(diào)閥是否全關(guān)閉。②手動拉動調(diào)節(jié)汽閥的杠桿可看出螺柱在叉里面上下移動，在螺柱上標(biāo)注出上下移動的限位點(diǎn)（即可測量出螺柱在叉里所能移動的總行程，總行程是否≥3 mm）。該行程即螺柱在叉里面的總空行程量，也可理解成調(diào)節(jié)汽閥閥桿總的膨脹量。標(biāo)注出螺柱在叉里面總移動值所在的中間位置。③油動機(jī)的活塞上拉，拉到上止點(diǎn)位置，因活塞在油動機(jī)接近上下止點(diǎn)部位有一定量的阻尼區(qū)（該區(qū)域人力拉不動），此時油動機(jī)可通入油壓，用油壓的力量把活塞桿推到上止點(diǎn)位置，最終判斷活塞桿是否處于油動機(jī)的上止點(diǎn)位置，可查看油動機(jī)的尺寸，現(xiàn)場測量出活塞桿拉出油動機(jī)的行程與之對比。④把螺柱放置叉中間刻度線部位，調(diào)整油動機(jī)端與活塞桿相連的中間連接桿及關(guān)節(jié)軸承使之銷剛好能插入，鎖緊螺母鎖定。經(jīng)過以上步驟油動機(jī)與調(diào)節(jié)汽閥連接完成。另一臺汽輪機(jī)按以上步驟重新進(jìn)行油動機(jī)與調(diào)閥的連接并進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，閥桿未彎曲，問題得到解決。

4 結(jié)語

對某項(xiàng)目進(jìn)行高壓調(diào)節(jié)汽閥控制系統(tǒng)技術(shù)改造時造成一臺汽輪機(jī)閥桿的彎曲，現(xiàn)場進(jìn)行分析及試驗(yàn)，造成閥桿彎曲主要原因是調(diào)門與油動機(jī)相連接時，在油動機(jī)未進(jìn)油的情況下油動機(jī)活塞在接近上下止點(diǎn)，但有一段距離的阻尼區(qū)，人手拉力下無法拉動，以為已到止點(diǎn)位置，在油壓進(jìn)入油動機(jī)的時候油動機(jī)活塞桿上頂造成調(diào)閥閥桿彎曲。

［1］張彥民.鍋爐給水泵汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的分析和介紹［J］.天津電力，2008（4）：17-19.