簡析再減氣動調節門振動的原因及解決辦法

劉鐵城

[摘要]電廠鍋爐再熱汽減溫水調節門，是調節鍋爐再熱汽溫，保護鍋爐再熱器的重要設備。再熱汽減溫水調節門在運行中發生高頻振動危害極大，本文通過對氣動調節門振動的原因進行分析，結合現場實際，找出主要原因，采取相應措施，最終消除閥門振動。

[關鍵詞]再熱汽減溫水調節門;振動;要因確定;解決措施

電廠鍋爐再熱汽減溫水調節門也稱再熱汽事故噴水調節門，是調節鍋爐再熱汽溫的重要設備。根據設計，額定工況下再熱汽溫度調節通過調整燃燒器擺角和調整煙氣擋板實現，調節門處于關閉狀態。而實際運行過程中由于煤種變化、鍋爐漏風等諸多原因，再減調節門的使用率非常高。再減調節門在燃燒器擺角調整和煙氣擋板調整無效的情況下開啟，噴水減溫，維持再熱汽溫恒定，保護再熱器。

一、調節門高頻振動的危害

某電廠再熱汽減溫水調節門運行中多次出現調節門高頻振動，與之連接管道劇烈振動，造成設備損壞。嚴重的一次將閥桿震斷，系統退出備用。為防止再熱汽溫超溫，保證再熱器安全，降負荷運行，直接影響電廠效益。振動還可能導致管道斷裂，造成機組非停和人身安全事故。

二、再減調節門振動原因分析

再熱汽減溫水調節門產生振動，原因是多方面的。我對振動原因進行歸納分類，從執行器、閥門本身、被調介質等三方面來闡述。通過原因分析，結合現場實際情況找出主要原因，采取相應措施，問題最終解決。

1、氣動執行器的原因：該閥門采用正作用氣動執行機構，執行器的定位器采用智能定位器。調節的原理是機組DCS對檢測到的再熱汽溫度與再熱汽溫設定值的偏差情況進行PID運算，并根據運算結果發出調整指令到定位器。定位器根據DCS給定指令和自身反饋位置計算并動作，使執行機構調整并通過反饋桿將位置信號傳遞給定位器，當反饋信號與指令信號仍有偏差時，定位器會繼續調整，直到執行機構的位置與指令之間不存在偏差。如果定位器靈敏度太高，則系統微小的擾動，就會轉換成定位器很大的輸出信號。比如再熱汽溫度的微小的變化令執行器頻繁的調整，造成閥門振動。這種振動往往伴隨著定位器的頻繁進氣和排氣。此時在保證調節品質的前提下，可適當降低定位器的靈敏度來實現。

定位器連接部件松動或者傳動部件銹蝕不靈活，如反饋桿卡澀或松動，受周圍其他設備振動影響，反饋信號會產生跳躍性變化，與指令不對應，造成調整頻繁，產生跳躍式振蕩。連接件松動或卡澀均可通過外觀檢查發現，此時應檢修定位器連接部件，潤滑活動部件，以消除松動、卡澀。

由于氣動調節門進行調節時受不平衡力作用，氣源壓力波動會引起整個調節門產生振動，為消除氣壓波動原因造成閥門的振動，可以對執行器及其供氣系統進行檢查維修消除漏氣。

2、閥門本身的原因;該調節門采用單閥座閥體、閥籠結構，閥籠上有節流孔和平衡孔，通過改變通流面積的大小來控制減溫水的流量。該閥門具有結構簡單，開關阻力小的特點。

閥門填料壓蓋擰得太緊，或填料老化、干澀等原因會造成調節閥調節阻力加大。在小信號、小行程時閥門不動作，反饋與指令則有偏差，定位器繼續執行開的指令，當閥門突然打開后，行程則遠遠超過需要的位置，產生開度過頭的現象，過頭后又進行回調，會使調節閥產生遲滯性振蕩，振動曲線近似呈方形波。

3、介質的影響：減溫水流過閥門時，由于閥門擾動作用使流體的流向、壓力發生變化。調節閥在小開度時，節流口流通面積很小，調節閥前后差壓很大，至使減溫水在節流口處局部流速增大，壓力迅速降低。若局部壓力下降到液體在該溫度下的飽和壓力時，可使液體汽化，形成閃蒸，生成氣泡。氣泡破裂時形成強大的壓力變化和沖擊波，此時壓力一般可高達幾兆帕至幾十兆帕，且沖擊頻率高，破壞性很大。氣泡沖擊閥芯、閥體，使閥門產生高頻的劇烈振動。閥門出現閃蒸時會發出噠噠的響聲，頻率很高。對于在可能產生閃蒸和汽化工況下運行的閥門，應該選用那些結構設計合理，可以避免閃蒸的閥門，或在調節閥下游安裝合適的節流環，減少流體流速變化率，避免形成閃蒸。

4、結合現場，確定要因。通過在現場認真仔細的觀察，發現振動最易出現在再熱汽減溫水調閥初始開啟時。在振動初期門桿上下跳動，頻率突然增快，隨即閥體和連接管道劇烈振動，并發出噠噠的響聲，頻率很高，勢如風鎬。開度在1%—7%時出現的機率很高，在開度大于10%以上時此種現象出現的機率很低。通過振動特征確認閃蒸是造成調節門高頻振動的主要原因。

三、針對原因，采取措施

1、針對氣動執行器方面的原因，在保證再熱汽溫達標的前提下，調整閥門執行器定位器的死區，降低響應時間，適當降低定位器的靈敏度，減少執行器調整的頻率。檢修定位器連接部件，潤滑活動部件，消除部件卡澀、松動并做好防松措施。檢查執行器及其供氣管路，消除漏氣，減小氣壓波動。

2、針對閥門方面的原因，更換盤根，調整閥門盤根預緊力，在保證門桿不漏汽的情況下降低盤根預緊力，減小調節閥動作阻力。并對閥門支架進行加固。通過調整定位器靈敏度、檢修執行器，加固管系支撐、調整閥門盤根預緊力等措施實施，起到一定的效果，效果均不明顯，調節門高頻振動時常發生。

3、為防止出現閃蒸，利用檢修機會，在調節門下游安裝了一臺手動節流閥。節流閥起到一定的節流作用，相當于安裝一個可調的節流環，使流體速度分次提高，減少流速變化率，同時提高了氣動調節門后的壓力。通過反復調整節流閥的開度，發現節流閥在開度小于50%時，振動現象基本消除。由于在調節門后加裝了節流門，降低了調節閥調節的靈敏性。為了消除加裝節流門帶來的負效應，后來通過更換閥籠使問題得到解決。該閥籠通過優化設計，增加了節流孔的數量，減小了節流孔的直徑并改變了節流孔的布局。更換閥籠后提高了調節門內介質流速的均勻性，避免了局部高速，使流體壓力保持在該溫度下的飽和壓力以上，避開形成閃蒸的條件。更換閥籠后手動節流閥全開，振動也沒有發生。

四、結束語

綜上所述，再減調整門振動的原因是多方面的。有時振動是由幾種因素混和疊加的結果，閃蒸是本文所述閥門發生振動的主要原因，閥門卡澀與定位器靈敏度過高是出現閃蒸的誘因并促進其發展。處理問題要抓住主要原因，多方采取措施，就會收到效果。制定措施一定要針對主要原因，做到有的放矢，才能解決問題。

參考文獻

[1]《調節閥實用技術》.第1版.陸培文主編.機械工業出版社

[2]《調節閥手冊》第二版 林秋鴻等翻譯，詹姆斯W·哈奇森主編.化學工業出版社出版.