汽輪機(jī)超速保護(hù)停機(jī)DOPS電磁閥故障根本原因分析

李斌 馮燈 陳蒙蒙

【摘?要】根據(jù)改造項(xiàng)目要求將機(jī)械超速保護(hù)裝置改為獨(dú)立電超速，改造完成后DOPS電磁閥線圈連續(xù)出現(xiàn)兩次故障，本文針對(duì)此問(wèn)題，從文產(chǎn)品參數(shù)、運(yùn)行環(huán)境、維修情況、設(shè)備質(zhì)量等方面對(duì)電磁閥線圈故障的原因進(jìn)行分析和探討，并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

【關(guān)鍵詞】獨(dú)立電超速保護(hù);電磁閥;線圈電阻值

引言

早期的大型汽輪機(jī)都設(shè)置了一套機(jī)械超速保護(hù)系統(tǒng)，但隨著電子時(shí)代的發(fā)展成熟，以及考慮到機(jī)械超速對(duì)汽輪機(jī)葉片有損傷，目前的主流設(shè)計(jì)已將機(jī)械超速保護(hù)裝置改為獨(dú)立電超速保護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)技改要求取消危急遮斷器、打閘裝置等機(jī)械設(shè)備，新增加獨(dú)立電超速裝置：包括轉(zhuǎn)速探頭、電超速保護(hù)機(jī)柜、DOPS電磁閥組、手動(dòng)滑閥及相關(guān)油路。

1獨(dú)立電超速裝置DOPS電磁閥組的組成結(jié)構(gòu)和功能

DOPS電磁閥組是獨(dú)立電超速保護(hù)裝置的最重要部分，主要包含4個(gè)電磁閥，4個(gè)插裝閥，2個(gè)壓力表，2個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，電超速保護(hù)模塊底座和管路。

獨(dú)立電超速DOPS電磁閥組與原電超速AST跳機(jī)保護(hù)電磁閥組功能一致但相互獨(dú)立，用于在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)109%（3270轉(zhuǎn)）時(shí)，觸發(fā)停機(jī)信號(hào)控制DOPS電磁閥組失電打開(kāi)，使AST母管油經(jīng)無(wú)壓回油管路排至EH油箱，AST母管卸壓，使主汽門、主調(diào)門、再熱主汽門和再熱調(diào)門關(guān)閉，汽輪機(jī)停機(jī)。

2DOPS電磁閥線圈故障問(wèn)題描述

按照實(shí)施計(jì)劃開(kāi)展2號(hào)機(jī)組機(jī)械超速改獨(dú)立電超速技改，技改完成后不久在1個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)兩次電磁閥故障燒壞缺陷。第一次DOPS-3號(hào)電磁閥線圈燒壞（開(kāi)路），檢查電磁閥外觀完好但線圈電阻無(wú)窮大。第二次DOPS-2號(hào)電磁閥線圈燒壞，檢查發(fā)現(xiàn)線圈上航空插頭熔斷燒毀，更換備件電磁閥線圈后設(shè)備恢復(fù)正常。

3DOPS電磁閥故障排查及分析

經(jīng)分析，DOPS電磁閥線圈燒壞的故障原因主要有工作環(huán)境、電磁閥線圈、電磁閥電源等。

3.1電磁閥線圈故障原因排查

（1）工作環(huán)境問(wèn)題，電磁閥電源不穩(wěn)定或環(huán)境惡劣，檢查電磁閥電源范圍為110VDC±10%，滿足要求，電磁閥工作區(qū)域溫度30-40℃之間，溫濕度滿足要求，調(diào)研其他電廠使用同型號(hào)的電磁閥工作環(huán)境相同，但未發(fā)生故障。

（2）電磁閥線圈接地問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)電磁閥線圈接地保護(hù)線未連接。根據(jù)廠家提供的電磁閥參數(shù)樣本說(shuō)明，此型號(hào)電磁閥的電氣連接方式為3極（2+PE），PE接地線為外殼保護(hù)地，防止設(shè)備漏電和屏蔽電磁干擾功能。調(diào)研其他電廠也有未接保護(hù)地線，設(shè)備運(yùn)行正常。

（3）電磁閥散熱不暢，電磁閥長(zhǎng)時(shí)間在無(wú)油情況下常帶電，電磁閥閥體無(wú)法通過(guò)油路散熱，導(dǎo)致閥體溫度較高，電磁閥線圈燒壞。通過(guò)查看電磁閥說(shuō)明書，電磁閥的占空比為100%，說(shuō)明可以長(zhǎng)期保持帶電;為了排除此故障，我們將其他電磁閥進(jìn)行拷機(jī)測(cè)試，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)油帶電測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)電磁閥有燒壞問(wèn)題，而且測(cè)試在無(wú)油情況下電磁閥閥體溫度未明顯升高。

（4）電磁閥線圈工作電流過(guò)大，電磁閥工作電流超過(guò)額定電流，電磁閥發(fā)熱導(dǎo)致燒壞。本次故障的電磁閥（國(guó)產(chǎn)）線圈電阻為430Ω，更換上去新的電磁閥（德國(guó)）線圈電阻為511Ω，測(cè)量電磁閥工作電壓為113VDC，計(jì)算故障電磁閥實(shí)際工作電流大于額定電流0.25A，長(zhǎng)時(shí)間發(fā)熱導(dǎo)致燒壞。

（5）電磁閥線圈制造質(zhì)量問(wèn)題，本次哈汽廠家提供的電磁閥雖然是德國(guó)品牌（力士樂(lè)Rexroth），但制造廠為國(guó)內(nèi)，對(duì)比國(guó)內(nèi)電磁閥和德國(guó)進(jìn)口電磁閥發(fā)現(xiàn)，型號(hào)一致，但國(guó)內(nèi)電磁閥線圈電阻值偏低;通過(guò)測(cè)量更換下來(lái)未燒壞的國(guó)產(chǎn)電磁閥線圈R3殼（PE地線插針與線圈外殼）電阻值變?yōu)闊o(wú)窮大，說(shuō)明都已斷路，有燒壞故障趨勢(shì)。調(diào)研其他電廠使用此型號(hào)的電磁閥都為純德國(guó)制造，且此次電磁閥燒壞嚴(yán)重（插頭燒斷），因此產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的可能性很大。多組數(shù)據(jù)對(duì)比國(guó)產(chǎn)電磁閥與德國(guó)產(chǎn)電磁閥線圈電阻普遍偏小，電阻值低14%，見(jiàn)下表。

雖然制造廠家未能提供電磁閥線圈電阻值標(biāo)準(zhǔn)范圍。但設(shè)計(jì)廠家通過(guò)大量數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)進(jìn)口電磁閥電阻值為508±5Ω，判斷此批次的國(guó)產(chǎn)電磁閥線圈存在制造質(zhì)量問(wèn)題。

4結(jié)論和優(yōu)化措施

通過(guò)以上原因分析和排查，以及廠家給出的分析報(bào)告，確定此批次國(guó)產(chǎn)電磁閥電阻值偏低，存在質(zhì)量缺陷，針對(duì)此次問(wèn)題后續(xù)處理措施如下：

（1）將DOPS電磁閥組中的4個(gè)電磁閥線圈全部更換成德國(guó)進(jìn)口電磁閥線圈。由于更換閥體需要停機(jī)，經(jīng)廠家試驗(yàn)驗(yàn)證和評(píng)估，電磁閥閥體無(wú)質(zhì)量問(wèn)題，可以待大/小修期間更換閥體。

（2）為了保證核安全，后續(xù)對(duì)進(jìn)口電磁閥的產(chǎn)地做嚴(yán)格要求，重要的進(jìn)口設(shè)備如產(chǎn)自國(guó)內(nèi)必須做國(guó)產(chǎn)替代論證，以保障電磁閥質(zhì)量;在驗(yàn)收時(shí)需要廠家提供制造商授權(quán)證明和制造質(zhì)量文件，同時(shí)給出同類電廠使用業(yè)績(jī)說(shuō)明。

（3）后續(xù)技改方案優(yōu)化。①在電磁閥航空插頭接線時(shí)，按照電磁閥使用說(shuō)明，增加接地線。②將1、3和2、4號(hào)接線在端子排上分開(kāi)接線，同時(shí)將1、3和2、4號(hào)電磁閥罩子拆分安裝，實(shí)體隔離，優(yōu)化保護(hù)罩的散熱功能。③重新布置DOPS裝置與手動(dòng)滑閥的位置，防止在檢修時(shí)產(chǎn)生干涉，優(yōu)化1、3號(hào)電磁閥的檢修空間。

結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)核電技術(shù)的發(fā)展，核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化是一個(gè)大趨勢(shì)，國(guó)產(chǎn)化將大大減低核電設(shè)備采購(gòu)成本和采購(gòu)周期，但同時(shí)需要嚴(yán)格把關(guān)設(shè)備質(zhì)量，已保障核安全。通過(guò)此次事件可以看出，核電國(guó)產(chǎn)化道路依然任重道遠(yuǎn)。

作者簡(jiǎn)介：

1.李斌，工程師，現(xiàn)從事核電廠常規(guī)島控制系統(tǒng)、全廠數(shù)字化控制系統(tǒng)等設(shè)備管理工作

2.馮燈，工程師，現(xiàn)從事核電廠常規(guī)島控制系統(tǒng)、全廠數(shù)字化控制系統(tǒng)等儀控運(yùn)維工作

3.陳蒙蒙，工程師，現(xiàn)從事核電廠自控系統(tǒng)、全廠數(shù)字化控制系統(tǒng)等設(shè)備管理工作

（作者單位：海南核電有限公司）