鍋爐給水泵汽輪機速關閥掛閘故障分析與處理

尚念青

（國華浙能發電有限公司，浙江 寧海 315612）

某600 MW亞臨界機組A給水泵汽輪機經過大修后，汽輪機速關閥在調試和沖轉時發生啟動油壓低，無法打開的現象，只能通過2次連續掛閘方可使速關閥打開，設備運行存在隱患，影響機組的正常運行。給水泵汽輪機速關閥在掛閘過程中出現故障的情況較為普遍，類似問題的解決也顯得非常迫切。

1 設備概述

給水泵汽輪機（簡稱小機）型號為NK63/71/0，單缸，軸流，反動式，其調節油系統見圖1。小機的配汽機構有主汽門（簡稱速關閥）、調節汽閥、管道調節閥等，速關閥的作用是緊急情況下在盡可能短的時間內切斷進入小機的蒸汽。速關閥水平安裝在小機進汽室側面，主要由閥體和油動機兩部分構成，速關閥的開關由其右側的油動機控制。速關閥的油動機主要由油缸、活塞、彈簧、活塞盤及密封件等構成，油動機用螺栓固定在閥蓋上。

為實現緊急狀況下速關閥的快速關閉，配置了速關組合件、危急保安裝置。速關組合件主要由速關油電磁閥1842，啟動油電磁閥1843，停機電磁閥2222，2223，手動停機閥2250，速關試驗用手動閥2309，速關油回路上的Dg16插裝閥，停機回路上的Dg40插裝閥，啟動油油路上的溢流閥1853及節流孔等組成。速關組合件中，控制啟動電磁閥1843的時間繼電器設為60 s（一般為45～75 s），控制速關油電磁閥1842的時間繼電器設為15 s（一般為10～20 s）。溢流閥1853的作用：保持在啟動過程中，啟動油壓低于速關油壓。速關油壓約為0.05 MPa。

危急保安裝置的作用是當小機出現故障時，危急保安裝置將速關閥中的速關油瀉掉，快速關閉速關閥，滑閥結構見圖2。其工作原理是：從速關組合件來的開關油M，使危急保安裝置的滑閥處于工作位置，這樣壓力油從接口P經節流孔板（Ф5.5 mm）進入危急保安裝置。由于活塞的環形面積比凸肩的環形面積小，所以運行時速關油在滑閥上的作用力大于彈簧力，將滑閥凸肩緊密地壓在套筒的端面上，這樣回油T被切斷，速關油經油口E流出殼體，經速關組合件進入速關閥。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油切斷，速關油與回油接通，速關油泄壓，則速關閥關閉。

圖2 危急保護裝置滑閥

2 速關閥故障原因分析

2.1 故障描述

A小機經過大修后進行各項調試，高壓調門和低壓調門開啟正常，小機速關閥在調試和沖轉時無法正常打開，只能通過2次連續掛閘才可開啟速關閥。就地檢查發現，啟動油壓偏低。正常情況下啟動電磁閥帶電，啟動油壓達到0.75 MPa以上后，速關油壓建立，速關閥打開。但大修后調試過程中啟動油壓只有0.5 MPa左右，導致速關油壓不能建立，速關閥無法正常開啟。

2.2 原因分析

通過分析認為引起速關閥啟動油壓低，速關油無法正常建立的原因可能有以下幾個方面：

（1）小機調節系統調節油壓低。

（2）速關油油路電磁閥（2222，2223，2250，1842）、 啟動電磁閥（1843）、 溢流閥（1853）故障。

（3）速關閥油缸內漏量大。

（4）啟動油節流孔被雜質堵塞，節流太大，導致啟動油壓低。

（5）調節油至危急保護裝置節流孔被雜質堵塞，導致速關油壓低。

（6）危急保安裝置內漏量大。

3 故障處理

圖1 小機調節油系統

首先將A小機與掛閘正常的B小機相關油壓進行了比較（A，B小機各油壓力表取樣管引出位置相近，各油壓值具有可比性），數據見表1。由表1中可知，A，B小機調節油壓均為0.9 MPa，調節油壓正常。啟動電磁閥帶電后，B小機的啟動油壓能夠迅速建立，達到0.8 MPa，而A小機一開始只有0.3 MPa，然后緩慢上升到0.5 MPa，并且不再上升。15 s后速關油壓開始形成，只有0.3 MPa（B小機為0.8 MPa），無法打開速關閥。

按照以往處理經驗，原因可能是啟動電磁閥卡澀，導致啟動油壓不能完全建立。于是對啟動電磁閥進行了清洗，但未見效果，更換新的電磁閥后仍無效。

如果速關電磁閥和停機電磁閥內漏，泄油量過大，分流了啟動油的流量，也有可能導致啟動油壓偏低，故又對速關電磁閥和停機電磁閥進行了清洗，掛閘時啟動油壓仍偏低。

拆開調節油母管到速關組件之間的油管，再次拆下速關組件上的所有電磁閥，用白布蒙著壓縮空氣進行吹掃，未發現異物堵塞，更換1853溢流閥，恢復后掛閘，速關閥仍打不開。

因懷疑將速關閥油缸裝錯，檢查了速關閥油缸，停運A小機油系統后將A小機速關閥的油缸解體，沒有發現異常。考慮到油缸內漏較大，也會導致啟動油壓及速關油壓偏低，解體后更換了油缸桶與活塞之間2個聚四氟密封圈。恢復后掛閘，速關閥仍未打開。

經過以上處理工作后，2.2原因分析中第1～4條可以排除。

在多次調試過程中，逐漸摸索出1條規律，第1次掛閘失敗后立即恢復，隨即進行第2次掛閘，這時啟動油壓緩慢上升到0.5 MPa后，能夠跳躍上升到0.75 MPa，15 s后速關電磁閥失電時，能夠建立正常的速關油壓，速關閥開啟。對此現象分析，很可能是第1次掛閘失敗后油壓未完全泄完時再掛閘，相對增加了進油量，保證了啟動油壓的建立。這就說明小機調節系統中可能有泄油量大的地方。

對調節油至危急保安裝置的節流孔進行了檢查，發現節流孔正常，無堵塞現象，排除第5條原因。又將啟動油至危急保安裝置的油管拆開，在管內加裝堵板（試驗完成后將堵板拆除），然后再次進行掛閘，壓力迅速上升至0.8 MPa，啟動油壓正常，這也充分證明缺陷的原因就是危急保安裝置內漏量偏大。

對于危急保安裝置內漏量偏大的缺陷，有2種解決辦法。一是對危急保安裝置解體檢修；二是更改電磁閥的動作時間。但是，第1種處理方式需要對小機軸承箱進行解體，工作量較大，技術難度高，同時小修工期有限，不宜采用。于是采取了第2種方法：延長速關電磁閥（1842）、啟動電磁閥（1843）動作時間，確保各油壓正常，使小機正常啟動。

A小機速關電磁閥（1842）、啟動電磁閥（1843）動作時間的設定值現在分別是15 s和30 s，考慮到15 s時，速關電磁閥（1842）即失電，而此時啟動油壓還較低，油缸活塞和活塞盤可能沒有密封，不足以為速關油壓的建立提供充分的條件，使速關油由油缸回油口直接泄掉，速關閥無法開啟；或者，即使此時啟動油壓足以使油缸活塞和活塞盤密封，但是因為30 s時，啟動油就要泄放，因啟動油壓釋放較早，導致本來已經達到密封狀態的油缸活塞和活塞盤再次脫離，速關油同樣從回油口泄放，速關閥無法開啟。經過以上分析后，把A小機速關電磁閥（1842）、啟動電磁閥（1843）動作時間的設定值分別延長至60 s和90 s，再次試驗，A小機啟動油壓達到0.75 MPa，速關閥正常開啟，故障得到解決。

表1 不同狀態下A/B小機速關閥各油壓數值比較 MPa

由此可見，速關閥無法正常開啟的主要原因是危急保安裝置在機組長期運行后內漏量變大，導致啟動油無法在原設定時間內建立相應的油壓。由于各臺機組速關閥油缸及危急保安裝置加工精度的誤差，其內漏量不盡相同。可根據具體情況對電磁閥的動作時間進行相應的修改，以滿足速關閥啟動的油壓條件。

4 結語

綜上所述，速關閥無法正常開啟的根本原因就是啟動油壓低，不能在規定的時間內迅速建立規定的油壓。只要順著這個方向分析，尋找到導致啟動油壓低的因素，然后逐個排除，問題最終會迎刃而解。

建議機組每次大修期間，將小機的危急保安裝置和速關閥油動機進行解體檢查，對滑閥和油缸內部各個間隙進行測量，對內漏量進行校驗，確保回裝前各部件之間的密封間隙和泄漏量符合標準，從而避免機組運行過程中出現故障，保證機組的穩定運行。

[1]郭延秋.大型火電機組檢修實用技術手冊——汽輪機分冊[M].北京：中國電力出版社，2005.