汽輪機超速保護停機DOPS電磁閥故障根本原因分析

李斌 馮燈 陳蒙蒙

【摘?要】根據改造項目要求將機械超速保護裝置改為獨立電超速，改造完成后DOPS電磁閥線圈連續出現兩次故障，本文針對此問題，從文產品參數、運行環境、維修情況、設備質量等方面對電磁閥線圈故障的原因進行分析和探討，并提出相應的應對措施。

【關鍵詞】獨立電超速保護;電磁閥;線圈電阻值

引言

早期的大型汽輪機都設置了一套機械超速保護系統，但隨著電子時代的發展成熟，以及考慮到機械超速對汽輪機葉片有損傷，目前的主流設計已將機械超速保護裝置改為獨立電超速保護系統。根據技改要求取消危急遮斷器、打閘裝置等機械設備，新增加獨立電超速裝置：包括轉速探頭、電超速保護機柜、DOPS電磁閥組、手動滑閥及相關油路。

1獨立電超速裝置DOPS電磁閥組的組成結構和功能

DOPS電磁閥組是獨立電超速保護裝置的最重要部分，主要包含4個電磁閥，4個插裝閥，2個壓力表，2個壓力開關，電超速保護模塊底座和管路。

獨立電超速DOPS電磁閥組與原電超速AST跳機保護電磁閥組功能一致但相互獨立，用于在汽輪機轉速超過109%（3270轉）時，觸發停機信號控制DOPS電磁閥組失電打開，使AST母管油經無壓回油管路排至EH油箱，AST母管卸壓，使主汽門、主調門、再熱主汽門和再熱調門關閉，汽輪機停機。

2DOPS電磁閥線圈故障問題描述

按照實施計劃開展2號機組機械超速改獨立電超速技改，技改完成后不久在1個月內出現兩次電磁閥故障燒壞缺陷。第一次DOPS-3號電磁閥線圈燒壞（開路），檢查電磁閥外觀完好但線圈電阻無窮大。第二次DOPS-2號電磁閥線圈燒壞，檢查發現線圈上航空插頭熔斷燒毀，更換備件電磁閥線圈后設備恢復正常。

3DOPS電磁閥故障排查及分析

經分析，DOPS電磁閥線圈燒壞的故障原因主要有工作環境、電磁閥線圈、電磁閥電源等。

3.1電磁閥線圈故障原因排查

（1）工作環境問題，電磁閥電源不穩定或環境惡劣，檢查電磁閥電源范圍為110VDC±10%，滿足要求，電磁閥工作區域溫度30-40℃之間，溫濕度滿足要求，調研其他電廠使用同型號的電磁閥工作環境相同，但未發生故障。

（2）電磁閥線圈接地問題，現場檢查發現電磁閥線圈接地保護線未連接。根據廠家提供的電磁閥參數樣本說明，此型號電磁閥的電氣連接方式為3極（2+PE），PE接地線為外殼保護地，防止設備漏電和屏蔽電磁干擾功能。調研其他電廠也有未接保護地線，設備運行正常。

（3）電磁閥散熱不暢，電磁閥長時間在無油情況下常帶電，電磁閥閥體無法通過油路散熱，導致閥體溫度較高，電磁閥線圈燒壞。通過查看電磁閥說明書，電磁閥的占空比為100%，說明可以長期保持帶電;為了排除此故障，我們將其他電磁閥進行拷機測試，通過長時間無油帶電測試，未發現電磁閥有燒壞問題，而且測試在無油情況下電磁閥閥體溫度未明顯升高。

（4）電磁閥線圈工作電流過大，電磁閥工作電流超過額定電流，電磁閥發熱導致燒壞。本次故障的電磁閥（國產）線圈電阻為430Ω，更換上去新的電磁閥（德國）線圈電阻為511Ω，測量電磁閥工作電壓為113VDC，計算故障電磁閥實際工作電流大于額定電流0.25A，長時間發熱導致燒壞。

（5）電磁閥線圈制造質量問題，本次哈汽廠家提供的電磁閥雖然是德國品牌（力士樂Rexroth），但制造廠為國內，對比國內電磁閥和德國進口電磁閥發現，型號一致，但國內電磁閥線圈電阻值偏低;通過測量更換下來未燒壞的國產電磁閥線圈R3殼（PE地線插針與線圈外殼）電阻值變為無窮大，說明都已斷路，有燒壞故障趨勢。調研其他電廠使用此型號的電磁閥都為純德國制造，且此次電磁閥燒壞嚴重（插頭燒斷），因此產品質量缺陷的可能性很大。多組數據對比國產電磁閥與德國產電磁閥線圈電阻普遍偏小，電阻值低14%，見下表。

雖然制造廠家未能提供電磁閥線圈電阻值標準范圍。但設計廠家通過大量數據調查發現進口電磁閥電阻值為508±5Ω，判斷此批次的國產電磁閥線圈存在制造質量問題。

4結論和優化措施

通過以上原因分析和排查，以及廠家給出的分析報告，確定此批次國產電磁閥電阻值偏低，存在質量缺陷，針對此次問題后續處理措施如下：

（1）將DOPS電磁閥組中的4個電磁閥線圈全部更換成德國進口電磁閥線圈。由于更換閥體需要停機，經廠家試驗驗證和評估，電磁閥閥體無質量問題，可以待大/小修期間更換閥體。

（2）為了保證核安全，后續對進口電磁閥的產地做嚴格要求，重要的進口設備如產自國內必須做國產替代論證，以保障電磁閥質量;在驗收時需要廠家提供制造商授權證明和制造質量文件，同時給出同類電廠使用業績說明。

（3）后續技改方案優化。①在電磁閥航空插頭接線時，按照電磁閥使用說明，增加接地線。②將1、3和2、4號接線在端子排上分開接線，同時將1、3和2、4號電磁閥罩子拆分安裝，實體隔離，優化保護罩的散熱功能。③重新布置DOPS裝置與手動滑閥的位置，防止在檢修時產生干涉，優化1、3號電磁閥的檢修空間。

結束語

隨著國內核電技術的發展，核電設備國產化是一個大趨勢，國產化將大大減低核電設備采購成本和采購周期，但同時需要嚴格把關設備質量，已保障核安全。通過此次事件可以看出，核電國產化道路依然任重道遠。

作者簡介：

1.李斌，工程師，現從事核電廠常規島控制系統、全廠數字化控制系統等設備管理工作

2.馮燈，工程師，現從事核電廠常規島控制系統、全廠數字化控制系統等儀控運維工作

3.陳蒙蒙，工程師，現從事核電廠自控系統、全廠數字化控制系統等設備管理工作

（作者單位：海南核電有限公司）