汽輪機速關(guān)閥故障處理

楊 林，周 強，朱錦燕

(中國石油寧夏石化公司 寧夏銀川 750026)

中國石油寧夏石化公司化肥三廠合成氣壓縮機汽輪機型號為EHNKS40/36/20，屬于單缸冷凝式汽輪機。該汽輪機輸出功率19 683 kW，轉(zhuǎn)速10 840 r/min，進汽壓力11.9 MPa，進汽溫度510 ℃，進汽流量238.6 t/h，排汽壓力0.015 9 MPa(絕壓)，使用的汽輪機油牌號為ISO VG46。在該汽輪機單試前，對調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行檢查、調(diào)試，發(fā)現(xiàn)速關(guān)閥無法打開。

1 速關(guān)閥結(jié)構(gòu)及動作過程

速關(guān)閥是動力蒸汽管路與汽輪機之間的主要切斷機構(gòu)，在緊急狀態(tài)下斷開進汽輪機的動力蒸汽，從而實現(xiàn)整個機組的快速停機，以達到保護機組不受損壞的目的[1]。如圖1所示，速關(guān)閥由閥門本體部分和油缸部分組成，其中閥體部分用于切斷主蒸汽管路，油缸部分相當(dāng)于執(zhí)行機構(gòu)。

在速關(guān)閥未打開時，由于彈簧力的作用，活塞靠試驗活塞定位在油缸右部，此時活塞盤與活塞處于未接觸狀態(tài)。當(dāng)啟動油壓建立后，啟動油進入油缸活塞右端，活塞在啟動油壓推動下克服彈簧力向左移動，直至與活塞盤密封面接觸并形成密封。之后，速關(guān)油E進入油缸活塞盤左側(cè)，隨著速關(guān)油壓的建立，啟動油開始有控制地泄放，此時活塞盤和活塞作為一個整體在兩側(cè)油壓差的作用下向右移動，直至被試驗活塞限位。由于活塞盤與閥桿是連接在一起的，所以隨著活塞盤的移動，速關(guān)閥也隨之開啟。在汽輪機正常運行過程中，速關(guān)閥通過速關(guān)油克服彈簧的阻力保持開啟。當(dāng)速關(guān)油失壓后，無法平衡彈簧力，在彈簧力的作用下，油缸內(nèi)的活塞盤與活塞脫開，此時速關(guān)油進入活塞內(nèi)部彈簧空間并通過活塞上的泄油孔與排油口T1相通，使速關(guān)油瞬間泄去，活塞盤與閥桿、閥碟被彈簧力推向速關(guān)閥關(guān)閉位置[2]。

2 速關(guān)閥故障描述

汽輪機安裝完成后放置時間較長，其間將控制油系統(tǒng)隔離，對潤滑油管路進行了油系統(tǒng)運行。汽輪機準(zhǔn)備單試前進行靜態(tài)調(diào)試，在機組掛閘指令發(fā)出后，啟動油壓、速關(guān)油壓均建立正常，但速關(guān)閥不動作。從故障現(xiàn)象分析其不動作的可能原因主要有2個方面，即速關(guān)閥油缸卡澀以及速關(guān)閥閥桿彎曲變形，故決定拆檢速關(guān)閥油缸部分進行驗證。

拆檢速關(guān)閥，脫開啟動油、速關(guān)油、回油管線，并拆卸油缸底部絲堵將油排盡。將速關(guān)閥油缸從支座脫開后，用手拉動活塞盤，閥桿能夠自由活動，表明速關(guān)閥不動作與閥桿無關(guān)。

解體檢查油缸，但活塞取出困難，發(fā)現(xiàn)油缸內(nèi)壁出現(xiàn)銹蝕，有銹渣存在，其他部件也存在不同程度的銹蝕痕跡，由此判斷是由于銹渣致使活塞發(fā)生卡澀而導(dǎo)致無法動作[3]。將油缸完全解體后對各個部件進行除銹清理，內(nèi)部進行打磨清理，處理完成后回裝速關(guān)閥。

回裝結(jié)束后，啟動油壓建立正常，速關(guān)油壓建立后迅速下降為零。通過多次掛閘試驗，均表現(xiàn)出相同的現(xiàn)象。從現(xiàn)場速關(guān)閥閥位指示來看，速關(guān)閥動作，但打開后又很快自動關(guān)閉。

3 故障查找[4]

對故障所表現(xiàn)出的現(xiàn)象進行分析，判斷速關(guān)油管路存在泄漏，決定采取故障排除法對故障部件進行查找，以縮小查找范圍。汽輪機控制油系統(tǒng)與速關(guān)油壓相關(guān)的部件為速關(guān)組件、危急遮斷油門、速關(guān)閥，分別采取措施將其逐一隔離斷開后，通過建立速關(guān)油壓進行檢查，以排除無故障部件。由于之前已對速關(guān)閥油缸進行了拆檢，因此重點排查危急遮斷油門和速關(guān)組件。

3.1 危急遮斷油門

危急遮斷油門結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。在正常工作狀態(tài)下，控制油經(jīng)接口P進入油門的速關(guān)油控制腔，控制滑閥建立正常油壓的保安油通過接口E供至速關(guān)組件E1接口并經(jīng)過電磁閥形成速關(guān)油。先將接口E處的油管路斷開，安裝量程為0.0～1.6 MPa的壓力表，然后進行機組掛閘試驗。通過危急遮斷油門手柄復(fù)位建立保安油，壓力表顯示油壓為0.8 MPa并能長時間保持，證明危急遮斷油門無故障。將E接口處壓力表拆除，恢復(fù)油管路。

3.2 速關(guān)組件

如圖3所示，與速關(guān)油相關(guān)的油路有：①高壓油從P口進入，經(jīng)手動停機閥(2250)后，一路經(jīng)電磁閥(2222)進入停機卸荷閥(DG40)，克服彈簧力使閥處于關(guān)閉狀態(tài)；另一路經(jīng)電磁閥(2223)進入停機卸荷閥(DG40)，克服彈簧力使閥處于關(guān)閉狀態(tài)。正常運行時，通向DG40的速關(guān)油不泄油，其中任何一個元件有故障，均會導(dǎo)致速關(guān)油壓不足。②危急保安裝置出來的保安油由E1口經(jīng)過關(guān)閉電磁閥(1842)形成速關(guān)油，速關(guān)油通過E2接口由外管路通往速關(guān)閥，電磁閥關(guān)閉及插裝閥(DG16)有故障，也會導(dǎo)致速關(guān)油壓不足。

檢查處理過程：將速關(guān)組件上連接速關(guān)閥的速關(guān)油、啟動油油管路脫開，并將速關(guān)油E2接口、啟動油F接口分別用絲堵堵住，即把速關(guān)閥隔離出速關(guān)油路；然后進行機組掛閘試驗，依次建立啟動油、速關(guān)油，均能正常建立且油壓正常，故可排除速關(guān)組件故障的原因。

將與速關(guān)油壓相關(guān)的部件危急遮斷油門、速關(guān)組件排除后，故障就只能是在速關(guān)閥油缸上，故決定對速關(guān)閥油缸進行拆檢。

4 故障原因及處理

拆檢速關(guān)閥油缸，活塞無卡澀現(xiàn)象。移出活塞，檢查缸體內(nèi)的2道密封環(huán)，均無損壞變形，密封表面光滑、平整。拆開油缸后蓋檢查，發(fā)現(xiàn)試驗活塞安裝錯誤，即倒轉(zhuǎn)了180°安裝，這將造成速關(guān)閥油缸動作發(fā)生變化。如圖1所示，試驗活塞右側(cè)內(nèi)徑大于活塞外徑，一旦裝反，就無法對活塞限位，從而造成活塞行程超過限位后，活塞盤與活塞脫開，速關(guān)油進入活塞與彈簧空間并經(jīng)回油口排出，速關(guān)油迅速卸壓，活塞盤在彈簧力的作用下左移，使速關(guān)閥關(guān)閉。

對試驗活塞重新安裝并完成速關(guān)閥回裝后，再次進行汽輪機掛閘試驗，啟動油壓、速關(guān)油壓均正常建立，速關(guān)閥順利開啟。

5 結(jié)語

通過對速關(guān)閥故障的查找、處理，故障直接原因是試驗活塞安裝錯誤。盡管原因很簡單，但查找過程卻比較復(fù)雜，正是這種極容易被忽略的安裝錯誤給故障的判斷帶來了很大的困難。因此，在設(shè)備檢修過程中一定要控制好檢修質(zhì)量，設(shè)備主管技術(shù)人員對設(shè)備檢修的關(guān)鍵步驟一定要做好檢查確認工作。