供熱抽汽調節閥故障原因分析與處理方案

摘 要：由于某電廠供熱抽汽調節閥故障頻發，調節閥指令與反饋偏差大，閥門開度頻繁擺動，造成供熱蒸汽流量及壓力波動，降低供熱品質，嚴重時還會造成供熱中斷，影響機組供熱效率。基于此，針對供熱抽汽調節閥故障現象，分析了故障產生的原因，提出了處理方案，優化了供熱抽汽調節閥的調節方式，增強了該電廠供熱系統運行的安全穩定性與經濟性。

關鍵詞：供熱抽汽調節閥;伺服閥;比例閥;抗燃油

0 引言

某電廠于2012年底完成了300 MW機組增容改造與供熱改造工作，機組投入供熱運行以來，#3機組頻繁發生供熱抽氣調節閥控制機構故障，故障表現為調節閥指令與反饋偏差大、閥門開度頻繁擺動、調節閥無法正常起到精準調節供熱蒸汽量的作用，不僅嚴重影響了機組供熱安全，因頻繁維修給企業造成經濟損失，還直接影響了居民采暖。本文主要針對該電廠#3機組供熱調節閥反饋與指令不一致，閥門頻繁擺動的問題進行了分析，指出了故障原因并提出了處理方案，有效保證了機組供熱系統的穩定運行。

1 供熱調節閥簡介

該供熱系統所用蒸汽為中壓缸至低壓缸聯通管抽汽。本文介紹的供熱抽汽調節閥安裝于供熱蒸汽母管上，能夠自動調整供熱抽汽流量，保證所需的供熱抽汽壓力。

該供熱抽汽調節閥為江南閥門有限公司制造的800YTKD743H-25C液動調節閥，閥門結構如圖1所示，主要由閥門、快關執行裝置、液壓控制裝置與反饋裝置組成，正常運行時由主機EH油系統提供控制壓力油，油壓增大時油動機活塞桿克服彈簧力做功，以實現閥門的開啟，伺服閥調節油動機的進油壓力，以實現閥門的開度調節，當需要額定抽氣量時電磁鎖定閥動作，使油壓穩定在固定值。運行時快關控制閥帶電開啟，給插裝閥提供關斷油壓，切斷回油保持油壓;失電時快關控制閥開啟，插裝閥形成通路，使控制系統迅速卸掉油壓，在彈簧力作用下實現閥門的關閉。液壓控制機構原理如圖2所示。

2 供熱抽汽調節閥故障現象

在解決#3機組供熱抽汽調節閥頻繁擺動問題時，檢修人員用伺服閥試驗塊對調節閥總行程進行校正，發現調節閥機械部分可以從全開位順利關至全關位，無卡澀現象，說明閥門機械部分并無故障。在#3機組供熱抽汽調節閥頻繁出現閥門擺動，指令與反饋偏差大的問題期間，該廠曾對#3機組供熱抽汽調節閥更換了3次伺服閥，發現每次更換完畢后閥門恢復正常，但一段時間后又出現擺動和偏差大的現象。

指令與反饋偏差大一般為油動機頻繁擺動所致，現場觀察油動機與主控界面顯示一致，說明反饋裝置并無問題。現場查看油動機活塞桿頻繁擺動，導致調節閥指令與反饋裝置頻繁動作，由此可以判斷油動機擺動是造成調節閥故障頻發的直接要因。

3 故障原因排查

根據供熱抽汽調節閥的調節機制與故障現象，對供熱抽汽調節閥的故障原因進行綜合分析，該廠對可能影響油動機擺動的因素進行了逐一排查。

3.1? ? 熱工信號異常

電液伺服閥在閥門上的作用就是將接收到的電信號轉換為液壓信號，所以有可能是因電信號異常導致的控制裝置異常。若熱工信號電壓過低，無法滿足控制調節伺服閥調節所需電壓，則會導致伺服閥無法根據指令進行正確動作。而經熱工人員現場測量信號電壓后發現，信號電壓在正常范圍內，故排除此因素。

3.2? ? 油動機活塞桿漏油

油動機活塞桿是實現油壓控制機械部分動作的重要部件，活塞桿與套之間的間隙通過密封橡膠圈來密封，防止油缸內抗燃油泄漏。若油動機活塞密封圈損壞，則會導致執行機構油壓不穩定，無法正常按照指令動作。而班組人員經現場檢查管路溫度與油動機活塞桿發現，管路溫度為42 ℃未，超過運行油溫標準（<50 ℃），且油動機活塞桿周圍無油跡，故排除油動機活塞桿漏油因素。

3.3? ? 伺服閥故障

伺服閥用于調節油動機的進油油壓。

通過伺服閥工作原理可知，可能會引起伺服閥故障的原因為伺服閥不合格和油質不合格兩種情況[1]。該廠將更換下的伺服閥送至廠家檢查校驗，經伺服閥廠家空載試驗后，結論為合格并出具試驗報告，故排除是伺服閥產品不合格的可能。

該廠將取得的EH油箱油樣與供熱調節閥控制系統油樣送檢，EH油箱內油樣化驗合格，而控制系統油質報告顯示顆粒度（SAE）4級，超過MOOG3級標準，不合格。而電液伺服閥加工精度高，閥芯與閥套間隙只有2 μm左右，噴嘴與擋板之間的距離為0.03 mm左右，當抗燃油油質不合格，雜質顆粒多時，伺服閥極易發生卡澀。故判斷供熱調節閥故障的主要原因為油質不合格引起的伺服閥卡澀。

4 處理方法及結果

4.1? ? 處理方法

供熱系統的調節門系統中所用的磷酸酯抗燃油是一種人工合成的有機脂類液體[2]，其閃點和燃點均比渦輪機油高。抗燃油有較強的極性，與空氣接觸容易吸收空氣中的水分;在不同條件的熱照射下酯會容易分解，因此其氧化安定性、水解安定性較差，極易劣化。抗燃油一旦發生劣化會使油中雜質顆粒度增加，易造成抗燃油系統中部件的腐蝕和卡澀，威脅機組的安全運行。因此，為消除油質不合格導致的抽汽調節閥故障，需從凈化油質、降低控制機構對油質精度要求和防止油品中雜質沉積這幾個方面考慮，并采取以下3點措施：

4.1.1? ? 增設進油濾網

通過在控制塊前增設進油濾網，用物理方法攔截抗燃油中無法通過濾網的雜質顆粒，有效保證控制機構抗燃油的潔凈度。

4.1.2? ? 將伺服閥調節更換為比例閥調節

從工作原理上看，電液比例換向閥和電液伺服閥都是將電信號轉換成閥芯位移信號[3]，再轉換成壓力信號來控制液壓系統工作，二者都能實現對控制油壓的調節作用。而電液伺服閥響應快、調節精度高，電液比例閥相對響應較慢、精度較低;但由于電液伺服閥加工精密使其相較比例閥來說對油質的要求更高，極易因油質原因發生卡澀，且價格較高，所帶來的后續維修費用也較高。因此，在比例閥調節精度能滿足其需求的情況下，可以代替伺服閥進行控制調節，以提高供熱系統運行的安全穩定性和經濟性[4]。

4.1.3? ? 增設回油節流孔

從供熱調節閥的控制方式分析，在正常運行時為提供油壓，油路不循環，導致抗燃油中的雜質顆粒極易堆積。因此，該廠在進油與回油管路上直接加裝節流孔，使其能在保持油壓的同時油路進行循環，防止雜質顆粒的堆積。

4.2? ? 處理結果

該廠自#3機組供熱系統投運至故障處理前共更換過3次伺服閥，閥門故障出現時位置反饋頻繁擺動，幅度在1%左右，供熱調節閥位置反饋曲線如圖3所示。該廠通過上述改造方案處理后，供熱調節閥在2017年供熱季未發生過故障。

5 結語

現如今，隨著技術的不斷完善以及閥門控制機構靈活性與精密性的不斷提高，抗燃油的油質問題成為了抗燃油調節系統故障的常見原因。因此，為保證抗燃油系統的穩定運行，對于油品的維護應成為企業關注的重點。在機組日常運行中，應定期進行油質化驗，對于油的顆粒度、酸值、水分、電阻率等指標進行有效監控，并定期更換或清潔濾網。

[參考文獻]

[1] 韓衛華.汽輪機EH系統常見故障分析和對策[J].江蘇電機工程，2007，26（3）：74-75.

[2] 張賢明，袁建.磷酸酯抗燃油劣化機理及脫水凈化技術研究[J].環境科學與技術，2012，35（1）：129-133.

[3] 馮偉，凌英，張文，等.發電機組電液伺服閥失效分析[J].潤滑與密封，2014，39（3）：120-124.

[4] 蘇東海，任大林，楊京蘭.電液比例閥與電液伺服閥性能比較及前景展望[J].液壓氣動與密封，2008，28（4）：1-4.

收稿日期：2020-01-14

作者簡介：孫聆菱（1993—），女，河北邢臺人，助理工程師，研究方向：電力設備用油質量檢測。