660 MW汽輪機高壓調(diào)門不動作的分析及處理

左 震，陳明河

(江蘇射陽港發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇 鹽城 224346)

0 引言

某火電廠汽輪機為東方汽輪機廠生產(chǎn)的660 MW超超臨界機組，汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)，機組4個高壓調(diào)門共用1臺閥殼，高壓主汽閥和高壓調(diào)門閥殼相連，布置緊湊，由左至右分別為1，2，3，4號高壓調(diào)門。汽輪機調(diào)節(jié)汽閥是汽機調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)的最后執(zhí)行部件，其功能是控制高壓缸進汽量，調(diào)整機組出力；在故障狀態(tài)下快速關(guān)閉以切斷蒸汽，保障機組安全。6號機3號高壓調(diào)門油動機伺服閥型號為MOD-072-1202-10，品牌MOOG；快關(guān)電磁閥型號為4WE 10D33/CW230N9K4/V，品牌REXROTH；關(guān)斷閥型號：HF02—02—01Y，由上海航天液壓控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)。調(diào)門油動機由抗燃油壓驅(qū)動而開啟，關(guān)閉則靠彈簧壓力推動。

該汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)由小汽輪機電液控制系統(tǒng)(micro electro-hydraulic control system，MEH)接受鍋爐給水信號和來自油動機線性可變差動變壓 器(linear variable differential transformer，LVDT)的位移反饋信號。MEH產(chǎn)生的控制信號作用于電液伺服閥，使其開啟或關(guān)閉，進而控制油動機的行程，最終實現(xiàn)調(diào)門開度的調(diào)節(jié)，以控制進入汽輪機的蒸汽量。其特點是調(diào)節(jié)精度高，轉(zhuǎn)速控制準(zhǔn)確。該執(zhí)行機構(gòu)屬伺服控制型，可以將汽閥控制在任意的中間位置上，成比例地調(diào)整進汽量以適應(yīng)需要。為了保證伺服閥、電磁閥用油的清潔度，在每個油動機進油口前均裝有濾油器主件；在正常工作狀態(tài)下，一般要求至少6個月應(yīng)更換1次濾芯。

1 故障經(jīng)過

2016-07-03，6號機開機過程中發(fā)現(xiàn)其3號高壓調(diào)門DCS中指令與反饋數(shù)值不一致：調(diào)門開指令94 %，而調(diào)門LVDT的位移反饋信號為0，現(xiàn)場調(diào)門處于關(guān)位。熱控專業(yè)人員檢查高調(diào)門相關(guān)熱控設(shè)備均正常；汽機專業(yè)人員檢查發(fā)現(xiàn)6號機3號高調(diào)門處于關(guān)位，油動機沒有執(zhí)行開指令。先檢查伺服閥是否故障，采用伺服閥測試儀進行手動信號模擬開調(diào)門，調(diào)門不動作，初步判斷為伺服閥卡死。隔離3號高調(diào)門壓力油路，在線更換了伺服閥；更換后調(diào)門仍然打不開，再次對3號高調(diào)門快關(guān)電磁閥進行手動強制開關(guān)試驗，調(diào)門還是不動作。

2 故障原因分析

根據(jù)此次6號機3號高調(diào)門打不開的故障現(xiàn)象，結(jié)合現(xiàn)場處理過程，分析可能原因有如下幾個：

(1) 3號調(diào)門油路有泄漏，造成3號調(diào)門無法打開；

(2) 3號調(diào)門壓力油濾油器濾芯堵塞，造成供油壓力不足；

(3) 3號調(diào)門油缸卡澀，引起調(diào)門無法開啟；

(4) 3號調(diào)門閥桿因氧化、結(jié)垢而卡澀，造成汽門開啟力矩過大;

(5) 調(diào)門伺服閥卡澀，引起調(diào)門無法執(zhí)行指令；

(6) 調(diào)門關(guān)斷閥卡在關(guān)位，沒有打開，造成油壓力建立不起來；

(7) 調(diào)門快關(guān)電磁閥異常帶電，引起電磁閥在關(guān)閉狀態(tài)，安全油通道關(guān)閉；

(8) 調(diào)門快關(guān)電磁閥卡在關(guān)閉位置，造成系統(tǒng)高壓安全油到不了關(guān)斷閥，使關(guān)斷閥在關(guān)閉狀態(tài)，導(dǎo)致壓力油到不了油動機伺服閥。

3 故障原因排查

針對以上分析的可能原因，逐一進行檢查。檢查結(jié)果如下。

(1) 檢查3號調(diào)門油路，沒有發(fā)現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

(2) 因3號調(diào)門DCS中沒有壓力油濾芯堵塞報警顯示，同時運行中濾芯旁路門已開啟，可排除濾芯堵塞引起壓力油路不通。

(3) 6號機EH油油質(zhì)化驗結(jié)果是NAS4級，在合格范圍內(nèi)。在機組開機前2天，對各個汽門都進行了活動試驗，均正常。

(4) 6號機組2015年進行A修時，汽門閥桿都返廠進行了處理，閥桿表面氧化、結(jié)垢嚴(yán)重的可能性也不大，并且汽門活動試驗正常。

(5) 故障產(chǎn)生后，在第一時間就更換了伺服閥，但是汽門還是不動作。

(6) 調(diào)門關(guān)斷閥卡澀在關(guān)位，這在同類型機組上沒有發(fā)生過，但這一現(xiàn)象可能造成的結(jié)果與現(xiàn)缺陷出現(xiàn)的現(xiàn)象較為吻合，可作為一個因素進行分析。

(7) 快關(guān)電磁閥異常帶電，引起電磁閥在關(guān)閉狀態(tài)，使安全油通道關(guān)閉，這一現(xiàn)象經(jīng)熱控人員檢查也得以排除。

(8) 快關(guān)電磁閥正常為失電打開，彈簧復(fù)位閥芯至開狀態(tài)，打開安全油通道；快關(guān)電磁閥動作時帶電關(guān)閉，電磁閥線圈通電后，閥芯產(chǎn)生位移克服彈簧力，關(guān)閉安全油通道。為了確認(rèn)3號調(diào)門打不開是否是因為快關(guān)電磁閥卡澀在關(guān)閉位置所造成的，對該電磁閥及相關(guān)油路進行檢查，發(fā)現(xiàn)以下幾個異常現(xiàn)象：

① 3號調(diào)門壓力油管道壁溫低于其他調(diào)門壓力油管道，說明沒有壓力油通過；

② 3號調(diào)門回油管道壁溫低于其他調(diào)門回油管道，說明沒有回油；

③ 將快關(guān)電磁閥閥芯人工下壓后沒有彈性復(fù)位現(xiàn)象，閥芯卡在關(guān)位。

結(jié)合上述各種現(xiàn)象，確認(rèn)3號調(diào)門打不開原因為快關(guān)電磁閥卡在關(guān)閉位置，導(dǎo)致安全油通道封閉，沒有高壓安全油，油動機底部托盤無法向上托起；同時關(guān)斷閥在彈簧力作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，EH壓力油路不通，造成調(diào)門打不開。

4 處理方案

計劃更換快關(guān)電磁閥，因高壓安全油油路沒有隔離門，故無法對快關(guān)電磁閥閥體進行解體和更換。

咨詢廠家，廠家回復(fù)：快關(guān)電磁閥在線無法處理，需停機、停EH油泵才可以更換。

解體備用電磁閥，研究發(fā)現(xiàn)電磁閥內(nèi)部由1只閥芯和1只彈簧組成。正常工作狀態(tài)是：快關(guān)電磁閥不帶電，電磁閥閥芯在彈簧力的作用下停靠在左側(cè)(關(guān)閉位)。現(xiàn)場故障狀態(tài)是：閥芯卡死在右側(cè)，即使在彈簧力作用下，閥芯也沒有復(fù)位。

為及時處理缺陷，不影響汽輪機帶滿負(fù)荷，現(xiàn)場用強磁鐵棒附在快關(guān)電磁閥外殼上，用磁力輔助牽引電磁閥閥芯向打開方向運動，同時用紫銅棒敲擊電磁閥殼體，最終成功地打開了電磁閥，消除了高壓調(diào)門不動作故障。

5 結(jié)束語

高壓調(diào)門油動機故障在電廠中經(jīng)常發(fā)生，以伺服閥和電磁閥的卡澀居多，一般卡澀的原因主要是油中顆粒度超標(biāo)。因此，需加強油質(zhì)監(jiān)督，增加濾油的次數(shù)和時間，控制好油質(zhì)的顆粒度、電阻率、酸值。對此次故障的分析及解決措施，可供日常檢修維護參考應(yīng)用，以保障火電廠的安全生產(chǎn)。