高加氣動疏水調節閥故障分析及改造實踐

劉華山 張峻 束永春

摘 要：本文通過對射陽港電廠三期#5、#6機組#1、#2、#3高加氣動疏水調節閥故障分析，找出導致調節閥故障的原因，并針對性地進行改造，以降低調節閥故障率，提高#1、#2、#3高加的安全性能。

關鍵詞：氣動疏水調節閥? 故障分析? 改造

0? 引言

高壓加熱器（簡稱高加），是利用汽輪機的部分抽氣對給水進行加熱的裝置。作為一種熱量轉換裝置，主要應用于大型火電機組回熱系統，其傳熱性能的優劣直接影響機組的經濟性與安全性。

我公司三期#5、#6機組#1、#2、#3高加疏水系統采用了疏水逐級自流的連接方式，3臺高加正常疏水利用各高加間的壓力差，讓疏水逐級自流入壓力較低的鄰近高加中，最后一級高加的疏水則流入除氧器。

高加運行時，其疏水水位需要控制在在要求范圍內。如水位控制不當，則會導致以下情形出現：水位偏高時，事故疏水電動門開啟，導致高加低水位或無水位運行;水位偏低時，事故疏水電動門關閉，疏水水位升高，致使高水位保護動作，事故疏水電動門自動開啟。而無論測量水位偏高或偏低均會造成事故電動疏水門頻繁開閉，使管束受到不應有的沖刷、振動和管板過熱，加速管束損壞。所以，在高加的疏水系統中都設置有正常疏水調節門。它根據高加液位發送器輸出的液位信號與設定的液位進行比較，然后輸出信號自動控制高加正常疏水調節門，使加熱器水位始終保持在一定范圍內，確保高加的安全性能，以達到提高機組效率的效果。因此高加氣動疏水調節閥的穩定運行是加熱器正常投運的前提和保障。

1? 故障現象及原因分析

1.1? 調節閥配置

我公司#1、#2、#3高加氣動疏水調節閥采用的是KENT的直行程氣動調節閥，配備西門子的6DR5xx系列動作與反饋一體化定位器，安裝于#1、#2、#3高加頂部正常疏水管路上。

1.2? 故障現象

近年來，特別是2017年以來，隨著機組可利用小時的下降，機組啟停次數增多，在啟動過程中因高加疏水調節閥故障而對機組安全和經濟效益的影響也凸顯出來，多次出現延誤高加的正常投入的現象，給機組的安全性和經濟性帶來不小的影響。我們統計了近年來發生在三期#5、#6機組#1、#2、#3高加氣動疏水調節閥上的缺陷，其常見故障現象可以歸納為以下兩條：

1）高加水位無法實現自動控制，具體現象又可分為：閥位偏差大跳自動;水位波動大超限跳自動。

2）手動操作調節閥時，給出增大或減小閥門開度指令，調節閥開度變化緩慢，或者不動，或者開度與指令偏差大;未給出增大或減小閥門開度指令，但閥門開度變化。

1.3? 原因分析

我們從定位器工作原理、使用環境及控制回路等幾方面，對近年來#1、#2、#3高加氣動疏水調節閥發生的15條缺陷，進行產生原因梳理，找出了導致疏水調節閥故障的主要原因有以下三條：

1）定位器板卡溫度過高，通過點溫儀測量，已超出說明書要求的80℃上限。眾所周知，電子產品對工作溫度的都有嚴格的要求，調節閥所用智能定位器即使是經過特殊處理，但也擺脫不了電子元器件的弱點，長期超溫工作后，就極易出現程序死機，甚至板卡損壞，從而引起閥門開度不跟隨指令變化，出現閥位偏差大跳自動;開度變化緩慢，甚至不動等現象，這類缺陷在統計的缺陷中共計有4條，所占比列為26.7%。

2）定位器安裝位置振動過大，通過手持式測振儀測量，已達到2000um，已超出說明書要求的1000um上限。定位器長時間工作于振動過大的狀態，輕者會導致定位器指令、反饋信號線松動、斷線，甚至接線端子底座或板卡斷裂，從而出現閥門開度不隨指令變化偏差大跳自動;重者會導致反饋連桿脫落、氣源管路脫落，從而引起閥門失控水位急劇下降的情況，這類缺陷在統計的缺陷中共計有6條，比例為40%。

3）閥門開度反饋連桿松動，容易出現開度滯后指令及偏差大等現象，引起自動失靈或無法操作等情況，這類缺陷在統計的缺陷中共計有3條，比例為20%。

2? 改造方案

2.1 分體式定位器原理

現場控制柜中的分體式定位器接收DCS系統給出的4—20mA指令信號，通過控制柜中的分體式定位器轉換成相應的壓力信號調節分配氣缸上、下缸的進氣壓力，對氣缸進行連續線性調節，使氣缸在0—100%全行程范圍內任意精確調節。同時，安裝在執行器上的位置變送器將執行器的位置轉換為4—20mA標準信號回傳至分體式定位器，再通過分體式定位器內部煩人反饋功能模塊將此4—20mA反饋信號輸送給DCS。

2.2 分體式改造

2.2.1 就地控制柜

就地控制柜內分別安裝分體式定位器、氣源處理單元、壓力調節裝置新型精密調壓閥、氣源流量放大器等設備。

大多數情況下氣動控制系統日常出現的故障都是由于氣源質量問題造成的，所以對氣動控制元件所用的壓縮空氣需要凈化處理滿足精密控制設備的要求，以降低設備的故障率，提高運行使用壽命。本裝置采用日本進口多功能干燥過濾器，可以滿足其要求，它可以連續清除油霧99.9%以上，清除100%的液態水。排水方式為手、自動排水相結合，當排水積存到一定量即上升浮球打開自動排水閥進行排水。也可通過打開旋閥進行手動排水。

新型精密調壓閥，調壓范圍0.05-0.85Mpa，靈敏度0.2%，具有靈敏度高、重復精度高、耗氣量小、調壓穩定等優點，適用于精密氣動元件使用壓力的調節。

由于定位器輸出流量是一定的，在要求快關和快開的場合，增加氣動放大器，氣源直接有氣動放大器進執行機構，定位器可以控制氣動放大器的進氣量，從而可以精確控制閥門的開度

2.2.2定位器溫度過高及振動較大，通過對調節閥安裝環境的檢查，如圖所示，#1、#2、#3高加氣動疏水調節閥都安裝于高加頂部，這個位置不僅溫度高，而且振動大，是導致定位器過熱及振動大的主要原因，而且由于位置高，每次出現故障時都需要搭設腳手架才能完成缺陷的處理。

為此我們將原有一體化定位器進行改造，將動作單元與反饋單元分開，并將動作單元移至高加底部地面（如圖），既避免了管道振動大的影響，又降低了定位器板卡的溫度，同時還為檢修創造了便利，縮短了處理缺陷的時間，為高加的投用贏得了寶貴的時間，“一箭三雕”！

2.3 改進反饋連桿固定方式

反饋連桿脫落的原因，主要是由于反饋桿連接方式不佳而出現應力，兩側加之僅采用單螺帽固定，容易因應力而時有松動，甚至脫落的現象。如圖：

為此我們首先調節螺桿連接方式，消除應力，同時采用每側雙螺母加固的固定方式，確保連桿受到再大的振動也不發生松動。如圖：

3? 實際效益分析

通過上述改造，我公司#5、#6機組#1、#2、#3高加氣動疏水調節閥的故障次數下降明顯，減少日常運行維護量，節約了備件費用，控制精度高等，而且定位器與位置檢測分開安裝，避免了高溫、粉塵、振動等惡劣環境的影響，日常操作維護方便，反饋精度高，故障率大大減少等優點。

2018年下半年以來#5、#6機組由于負荷要求也曾多次啟停機，但都未曾出現過類似故障。

1）高加氣動疏水調節閥故障的減少，保障了高加氣動疏水調節閥的正常運行，確保各個高加水位在安全范圍內，不再會出現因水位異常而被迫開啟危急疏水調整門，大量可利用的高溫高壓疏水直接排人疏水擴容器而白白浪費的現象，提高了熱能的有效利用，提高回熱效率，降低了發電生產成本;

2）高加氣動疏水調節閥故障的減少，節省了機組啟動時間，提高了機組的經濟效益。

3）高加氣動疏水調節閥故障的減少，也降低了運行人員的操作強度，一定程度上提高了#1、#2、#3高加及其相關的操作設備的使用壽命，使設備的安全性得到了可靠保證;

4）高加氣動疏水調節閥故障的減少，也減少了定位器損壞的幾率，降低了檢修成本的同時還減輕了檢修人員的工作量。

4 結論

由此可見，我公司#5、#6機組#1、#2、#3高加氣動疏水調節閥通過改造后給我公司帶來了多重收益，在避免了更換定位器的直接經濟損失之外，還進一步提高了高加的安全性能，進而提高了機組的安全性能、機組經濟性能，可謂是一舉多得！不僅如此，得益于高加正常疏水調整門的成功改造為我們積累了寶貴的經驗，我們將改造成果推廣到#5爐啟動系統中最重要的360閥上，一舉消除了這個在機組啟動過程中讓人提心吊膽的隱患，進一步提高了#5機組的安全性能。下一步我們將針對#6爐360閥進行改造，以提高#6機組的安全性能。

參 考 文 獻

[1]朱青 高壓加熱器正常疏水調整門改型.上海電力2012年第2期.

[2]靳智平 .電廠汽輪機原理及系統[ M]. 中 國電力出版社，2004.

作者簡介：

劉華山（1972-），男，江蘇鹽城人，本科，高級工程師，主要從事火電廠設備管理.

張峻（1971—），男，江蘇新沂人，本科，工程師，主要從事火電廠熱控系統檢修.

束永春（1975—），男，江蘇射陽人，技師，主要從事火電廠熱控系統檢修.