汽輪機高壓調節閥油動機故障分析

杜建偉

摘要：油動機屬于汽輪機調速系統的執行機構，它是靠高壓油的壓差來實現控制調速汽門的裝置。作為機組正常運行中負責調整負荷的執行機構，高壓調節閥油動機需要頻繁動作。一旦汽輪機高壓調節閥油動機出現故障，勢必會影響機組的安全運行。基于此，本文就汽輪機高壓調節閥油動機故障及處理展開了分析。

關鍵詞：汽輪機；高壓調節閥；油動機；故障

1、油動機拒動、閥位漂移和反復開關

伺服閥又稱電液轉換器，由一個電力矩馬達以及帶有機械反饋的二級液壓功率放大裝置組成，可以將控制系統輸出的電信號轉換成液壓信號。伺服閥力矩馬達中的電磁鐵線圈通有電流后，產生旋轉力矩使銜鐵旋轉帶動與之相連的擋板轉動，擋板偏向某個噴嘴使得滑閥兩端的油壓不同，產生壓差推動滑閥移動，使高壓油進入油缸或將油缸中的高壓油泄放至回油，油缸帶動閥門開大或關小。

1.1故障分析

高壓主汽調節閥油動機在給出開啟或關閉的指令時，油動機不能把閥門打開或關閉，最初判斷可能由于EH油質顆粒度超標，EH油中的較大顆粒物進入油動機的伺服閥滑閥閥芯活動通道內，由于伺服閥滑閥通道配合間隙極其細微，導致伺服閥滑閥卡澀，使油動機無法將閥門正常開啟或關閉，在用銅棒對油動機伺服閥進行振打的過程中，卡澀在伺服閥滑閥活動通道內的顆粒物脫落隨油流流走，使滑閥閥芯又能正常的活動，從而油動機又恢復到進入正常工作狀態。對油動機活塞桿表面進行檢查，活塞桿表面光滑及活塞環密封完好，無縱向溝槽及缺口等缺陷，排除了因活塞環密封磨損嚴重導致油流內部泄漏，使油動機開啟動力不足而產生油動機開啟動作遲緩，或油動機拒動情況的而發生。在后來的油動機解體檢修中，發現油動機活塞腔室內滯油油質確實較臟，且活塞室內壁也出現不同程度的銹蝕情況，驗證了EH油質顆粒度不達標是造成伺服閥卡澀的一個誘因；油中微水超標，造成活塞室內壁銹蝕。同時，在微水的作用下，也會造成伺服閥滑閥滑動通道內壁輕微銹蝕，EH油系統在機組運行中油溫較高（約50-60℃），這也加劇了伺服閥滑閥滑動通道內壁銹蝕速度和程度。機組正常運行中帶基本以上負荷，高壓主汽調節閥為100%全開狀態，主汽調節閥開度固定，伺服閥滑閥芯不運動，伺服閥活動滑閥滑動通道內由于缺少閥芯來回摩擦作用，內部更易形成銹蝕層或沉積物，是造成機組下次冷態啟動時伺服閥卡澀、拒動的另一個故障誘因。

1.2故障處理

首先保持機組負荷穩定或適當減小，將故障閥門切手動，手動設定指令與實際閥位相符，防止閥門卡塞故障消除時調節閥突然開啟或關閉。將油動機活塞桿抽出，用無水乙醇對油動機油腔室內部進行徹底沖洗清理，清除銹漬及附著物，并用壓縮空氣將油動機各油室吹干，去除水分，防止銹蝕情況發生。將卸荷電磁閥與油動機底座拆開后，也同樣發現卸荷電磁閥閥芯彈簧腔室內油質較臟，有附著物存在，印證了油質較差。將彈簧取出后，對腔室進行清洗、擦拭，然后用壓縮空氣進行吹掃干凈。解體油動機彈簧座，將彈簧座內的11組半形彈簧整體抽出后，檢查發現遠離閥端一組半片碟形彈簧出現碎裂，緊挨主汽閥端的兩組半碟形彈簧幾乎被壓平，失去彈性，總體計算下來，共有4組碟形彈簧失效，使碟形彈簧組的彈性大大降低，致使高壓主汽調節閥關閥彈簧力大大減小，這也正是主汽調閥閥位不能穩定，當閥位設定一個定值時，閥位會出現頻繁開啟和關閉不能穩定的原因所在。故應及時更換失效彈簧。

2、快速卸荷閥故障

快速卸荷閥結構較特別，安裝在油動機液壓塊上，當機組緊急停機或危急脫扣裝置動作時，危急遮斷（OPC或AST）油失壓，快速卸荷閥打開將油動機下腔室的壓力油快速釋放，這時不論伺服放大器有何輸出信號，閥門均會在彈簧力的作用下迅速關閉。

2.1故障分析

快速卸荷閥的故障表現為杯狀滑閥關閉不嚴密或卡塞，內漏嚴重導致油動機無法開啟。其中EH油泵電流增加，油壓下降，油位不變說明系統存在內漏而無外漏。通過高壓調節閥閥位檢查單一調節閥故障情況（排除OPC、AST電磁閥故障），可初步判斷為快速卸荷閥或伺服閥內漏，而快速卸荷閥內漏時EH油壓往往下降很多，油泵電流增加較多。調節閥開度波動（負荷隨著波動）及綜合閥位與負荷相匹配說明調節閥LVDT反饋無故障，故障閥門確實已開啟或關閉。閥門切單閥后某個閥門開度與其他閥門不一致，或者閥門指令與反饋不一致的閥門即為故障閥門。將故障閥門指令給至0，停止向故障閥門供油，如EH油壓力回升，油泵電流正常，基本可以斷定為伺服閥內漏。

2.2故障處理

首先應穩定機組負荷，適當減少負荷調整操作；在EH油壓下降較快時應立刻手動啟動備用泵；將故障閥門切除自動，手動給指令到0（防止故障閥門突然開啟），停止向故障閥門供油，降低系統內漏程度，防止EH油壓力下降導致機組跳閘；若是因該調節閥故障而導致機組負荷調整特性變差，應將高壓調節閥手動切單閥運行；通知相關工作人員檢修并處理閥卡塞問題，通常情況下是更換新的快速卸荷閥；故障調節閥關閉后，應適當限制機組負荷，可根據其他調節閥接帶能力接帶負荷。更換快速卸荷閥后，投入時應該緩慢開啟供油手動門注油，密切監視EH油系統壓力，防止EH油壓下降造成機組保護動作。機組檢修后或啟動前應對EH油系統進行徹底沖洗，油質化驗合格后方可啟動；啟動前需進行閥門活動試驗，試驗后通常需保持EH油泵運行。在正常運行中，要確保EH油濾油機、真空濾油機、油離子交換裝置可靠投入，同時應定期進行油質的化驗。快速卸荷閥內漏較大時，若不及時處理則會由于EH油壓低而導致機組跳閘，因此應及時停止向故障調節閥供油，從而預防機組跳閘。

3、高壓調節閥油動機漏油

油動機活塞漏油的原因有很多，如油動機活塞桿彎曲，油動機活塞桿在該開度位置有毛刺或拉傷，油動機內密封圈損壞、磨損，油動機上導向套處絲堵松動等，汽輪機高壓調節閥油動機發生漏泄多數是由于密封圈損壞所致。

3.1故障分析

在汽輪機高壓調節閥油動機運行期間，閥體的熱量直接傳遞或近距離輻射至油動機油缸處，油動機工作環境溫度較高，高壓調節閥由于接近高壓主汽閥，有兩個高溫受熱面，最高溫度可達到200℃，超過了高壓抗燃油的氟橡膠密封圈-40～160℃的溫度范圍。高溫導致密封圈碳化甚至烘焦，以致黏住活塞桿，從而引起該部位漏油，嚴重時還會使活塞桿產生溝痕。機組采取單序閥運行時，幾個調閥的伺服閥指令相同，油動機活塞與缸套在一個相對位置內頻繁擺動，加速了油動機與活塞的磨損速度。機組采取順序閥運行時，個別閥門處于全開狀態，溫度高于其他高壓調節閥，此時伺服閥指令不變，EH油在油缸內不流通，無法帶走熱量，加速密封圈老化和抗燃油碳化現象。

3.2故障處理

首先觀察確定泄漏部位，確定后可降負荷到60%左右，關閉閥門至零位，然后關閉該油動機進油截止閥，并確認截止閥關閉嚴密，將油動機油路活節拆下，吊出油動機，更換備件。因操作風險較高，建議停機處理為宜。如輕微漏泄，可短期將該調門關閉，但需注意汽缸膨脹、各軸承振動、溫度等，待具備條件立即解體處理。檢修時更換此處密封圈，必須保證安裝質量，不能安裝中碰損膠圈，同時對于對應位置的活塞桿應清掃干凈，保證光滑無溝痕、毛刺等。要保證按規程要求定期更換密封圈部件，大修時對油動機打壓檢查；一般調門油動機處的環境溫度都很高，盡可能將汽側保溫層做好。防止高溫傳導對膠圈造成老化影響，同時保證膠圈材質為氟橡膠的，不能用其它材質代替；調門彈簧座上下的背帽、油動機背帽應緊固牢固，銷釘應穿好，防止由于調門背帽等松動造成氣流波動時，將帶動油動機等產生波動，造成膠圈頻發磨損；經常檢查行程反饋、接線、熱工板卡工作情況，防止熱工元件松動對調門油動機的影響消缺頻發振動的因素。

4、結束語

綜上所述，作為機組正常運行中調整負荷的主要執行機構，高壓調節閥油動機的運行狀態對機組的安全穩定與經濟運行起著重要作用。系統發生故障時，首先要對機組負荷、綜合閥位、調節閥開度、調節閥反饋等主要參數信息進行仔細分析，盡快查找故障原因，并及時采取處理措施，此外，還應加強日常的檢修工作，應定期對油動機進行解體清洗，更換密封組件，及時消除存在的隱患缺陷，從而避免類似故障事件的發生，保證機組的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]600MW機組高壓調節閥門故障分析及處理[J].孟剛.山東工業技術.2016（16）.

[2]汽輪機高壓調節閥或供熱中壓抽汽調節閥控制方式分析及建議[J].靖長財.神華科技.2017（06）.

[3]高壓調節閥閥座現場更換措施[J].梁艷東.設備管理與維修.2018（17）.

[4]C25-4.9/9.8汽輪機高壓調節閥故障分析[J].羅建輝.科技信息.2010（23）.

（作者單位：山西平朔煤矸石發電有限責任公司）