汽輪機電調系統執行機構典型缺陷分析及處理

冷壯家

國電吉林熱電廠 吉林 吉林 132021

1 前言

國電吉林熱電廠8～11號機調節系統均為上海新華公司提供的純電調DEH 系統,該系統執行機構中,每個閥門均配有油動機。其中主汽門執行機構,為全開全關型;調節汽門和旋轉隔板執行機構為控制型。自投入運行以來,開關型執行機構曾多次發生異常和故障,技術人員通過分析判斷,查找原因,準確成功地處理了缺陷,保證了機組的正常運行。

2 缺陷原因分析及處理

2.1 EH 系統油壓偏低,伴隨出現ASP油壓低報警：

我廠一臺125 MW 機組電調設備返廠檢修后回裝,靜態試驗發現：單獨啟動A 泵或B泵后,EH 系統油壓偏低,油壓為10.2 Mpa,正常值14.5 MPa,同時ASP油壓低報警,但機組打閘、掛閘可以實現。

2.1.1 該機組電調系統執行機構介紹：共有7個執行機構,分別控制1個主汽門、4個高壓調節門和2個中低壓旋轉隔板。

2.1.2 原因分析：通過對以上現象、電調EH 油系統設備及執行機構的了解,分析造成EH 系統油壓偏低的原因可能有以下幾點：

a、系統存在外漏的可能性需優先排除;還包括排除蓄能器出口油門是否嚴密、EH 油箱上部溢油閥整定是否正確。

b、各油動機匹配的卸荷閥存在內漏,造成壓力油部分泄漏,油壓降低。

c、液壓塊上的單向閥不嚴,未實現單向導通油路功能。

d、液壓塊上工藝絲堵內部節流孔安裝出現差錯,導致壓力油部分內漏,油壓降低。

e、電磁換向閥線圈的帶電狀態錯誤,線圈電壓出現異常,造成內部油路部分導通,正常設置為失電關閉油路、帶電打開油路模式。

f、電磁換向閥出現卡澀故障,存在油路部分導通,造成壓力油部分泄漏。

g、危急遮斷塊ASP進口、出口節流孔漏裝或裝配錯誤。

2.1.3 處理過程：根據以上分析,在機組靜態試驗期間先后對各項原因進行了排查：

首先,檢查電調系統無外漏;各蓄能器出口油管溫度低;EH 油箱上部溢油閥整定正確。

接著單獨關閉中低壓油動機進油門;單獨關閉4個高壓油動機進油門;單獨關閉主汽門進油門,并進行打掛閘試驗,觀察油壓變化,其中單獨關閉主汽門進油門時,油壓恢復正常,初步確定問題出在主汽門執行機構上。

檢查電磁換向閥線圈的帶電狀態正確,并更換電磁換向閥,缺陷狀態未變,排除電磁換向閥的可能。

保持所有油動機進油門開啟狀態,將危急遮斷塊ASP節流孔拆卸檢查,進行反裝配試驗,EH 系統油壓仍偏低,ASP油壓低報警未消除。

檢修人員檢查主汽門各油管溫度,AST 保護油管溫度略高。結合之前的檢查內容,可以確定問題出在主汽門執行機構上。

主汽門執行機構工作原理介紹：屬于開關型執行機構,閥門在全開或全關位置上工作。該執行機構安裝于閥門彈簧操縱座上,它的油缸活塞桿與閥門活塞剛性連接在一起,因此,油缸活塞桿運動時帶動閥桿做相應的運動,油動機是單側進油的,打開主汽門靠油動機的推力,關閉主汽門靠彈簧力。(見圖1)主要部件是由油缸、液壓塊、電磁換向閥、卸荷閥和單向閥組成。其中液壓塊是用來將所有部件安裝及連接在一起;電磁換向閥是用于遙控關閉閥門以進行定期的閥門活動實驗,當電磁換向閥動作時,它迅速的將此油動機內部的壓力油泄去,從而引起閥門部分關閉;快速卸荷閥是裝在油動機液壓塊上,其主要作用是當機組發生故障必須緊急停機時,在危急脫扣裝置等動作使危急遮斷油泄油失壓后,可使油動機活塞下腔的壓力油經卸荷閥快速釋放,致使閥門在彈簧力作用下關閉;系統中兩個單向閥分別是壓力回油DP單向閥和AST 單向閥,壓力回油DP單向閥作用是形成回油單向流動,以防止系統壓力回油進入執行機構油缸上腔引起誤動作,AST 單向閥作用是防止系統安全油母管倒流至執行機構中,以防止引起執行機構誤動以及影響其它執行機構的正常動作。

圖1 開關型執行機構原理圖

針對性處理：吊出主汽門油動機液壓塊,拆卸所有節流孔裝配工藝螺塞,發現主汽門AST 節流孔脫落,缺陷原因已確定,進行復位安裝并配裝防脫限位桿。啟泵檢查油壓并進行機組打閘、掛閘試驗,油壓恢復正常,ASP油壓低報警一并消除。

2.2 中壓主汽門活動試驗時動作緩慢且不到位 我廠一臺220MW機組中壓主汽門活動試驗時,出現過南側中壓主汽門關閉動作緩慢且關不到位現象。主汽門活動試驗時,正常活動范圍：在3秒鐘的關閉時間內,主汽門行程由100%降至85%,我廠中壓主汽門總行程為160 mm,即活動試驗時關閉行程應該為24mm,而實際情況為,在設定關閉時間3秒鐘內,主汽門緩慢關閉4 mm。

2.2.1 開關型執行機構活動試驗方法及原理 開關型執行機構由于長期工作在全開位置,為保證閥門運動的靈活性,需要定期進行活動實驗。電磁換向閥控制油路中有一節流孔22,動作時接通壓力油通向回油的通道。節流孔22的通徑比壓力油進油節流孔20要大一些,能夠使電磁換向閥逃油量大于壓力油進油量,因此能夠將油動機下腔的壓力油卸掉,從而關閉主汽門。在進行主汽門活動試驗時,接通電磁換向閥,使壓力油通向回油,當關閉至85%行程時,計算機發出復位指令,電磁換向閥斷電,主汽門重新回到全開位置,或者電磁換向閥通電3秒鐘后斷電,閥門回到全開位置,防止主汽門過關。

2.2.2 原因分析 通過對以上現象及開關型執行機構的了解,經過分析造成主汽門活動試驗動作緩慢的原因有以下幾點：

a、活動試驗時電磁換向閥線圈電壓出現異常,當電磁換向閥線圈電壓出現異常時,導致電磁換向閥通電后,閥門不能徹底打開,只能將少量油壓泄掉,使閥門緩慢關閉。

b、電磁換向閥出現故障,導致排油不暢,使閥門關閉緩慢。

c、電磁換向閥后節流孔22部分堵塞,導致電磁換向閥通電導通后,油動機下腔內的油壓只能少量通過該閥泄掉,使該閥門關閉緩慢。

d、EH 油來油節流孔20與電磁換向閥后節流孔22尺寸不匹配;正常情況下來油節流孔尺寸為Φ0.8mm,電磁換向閥后的節流孔尺寸為Φ1.4mm,電磁換向閥通電導通后,壓力油通過Φ0.8mm 節流孔1進入,又經過Φ1.4mm 的節流孔2排出,才能使閥門達到活動試驗的目的。

2.2.3 處理過程 根據以上分析,在機組運行期間先后對各項原因進行了排查。為保證機組正常運行,在檢查前,做好防止中壓主汽門過關至85%以下的措施,在對應中壓主汽門活塞下對稱加裝墊鐵。

首先測量北側中壓主汽門活動試驗時電磁閥線圈電壓,與南側對比,確認電壓正常;將南、北兩側中壓主汽門電磁換向閥對調,進行活動實驗,發現南側閥門依然存在活動緩慢的情況。排除電磁換向閥故障的可能。

接著檢查清洗南側中壓主汽門EH 油來油節流孔、電磁換向閥后節流孔,清掃后回裝缺陷依然存在。將南、北兩側中壓主汽門電磁換向閥后節流孔對換安裝,觀察活動試驗變化情況,無明顯變化。排除油中雜質堵塞的可能。

檢查測量南、北兩側中壓主汽門EH 油來油節流孔、電磁換向閥后節流孔尺寸情況,做好記錄,進行對比,細心的技術人員發現,設備返廠檢修后安裝的4個節流孔為4種尺寸,其中南側中壓主汽門來油節流孔1、電磁換向閥后節流孔2尺寸不匹配,通徑相差不大,造成回油不能持續卸掉油動機下腔壓力油,使執行機構關不到位。通過對比動作正常的北側中壓主汽門節流孔的尺寸,將南側中壓主汽門電磁換向閥后節流孔擴孔后回裝,活動試驗恢復正常。

2.3 中壓主汽門EH 油入口油門關閉后自動開啟 我廠一臺220MW 機組投快冷裝置運行時,北側中壓主汽門在關閉入口油門的情況下,出現緩慢開啟至7mm 行程的缺陷,影響機組快冷系統投運。臨時處理措施：開啟手動卸荷閥,卸掉壓力油,保持中壓主汽門為全關狀態。

2.3.1 原因分析 主汽門執行機構油缸下腔進入少量壓力油,導致主汽門緩慢開啟少量行程。從主汽門執行機構油路原理圖可以看出造成進油的原因如下：

a、執行機構壓力油入口油門不嚴,進入少量壓力油,使油動機開啟。

b、在機組快冷投運期間,電調系統除中壓主汽門壓力油入口油門關閉外,其它情況與機組正常運行時一樣。壓力油母管、有壓回油母管及安全油母管均保持正常運行,當主汽門執行機構的AST 安全油單向閥發生卡澀不嚴時,安全油自母管倒流至卸荷閥上腔,沿著卸荷閥內部小孔進入執行機構壓力油油路中,造成油動機活塞下腔少量持續來油,使油動機向上緩慢開啟。(見圖2)

2.3.2 處理過程 待機組快冷結束后,停止EH 油泵,拆除檢查EH壓力油入口油門,對門口、門座進行檢查,型線完好,灌油不漏。這樣可以排除壓力油入口油門不嚴因素。

拆除執行機構側方螺堵,取出安全油單向閥,發現內部有微量顆粒雜質,分析由于顆粒雜質導致單向閥關閉時卡澀,AST 安全油倒流至執行機構中。

解決辦法：用丙酮溶液將單向閥清洗干凈回裝。將主汽門執行機構入口油門關閉,啟動EH 油泵,掛閘后,主汽門開啟現象消除。

圖2 卸荷閥結構示意圖

防范措施：這是典型的因為EH 油中含雜質造成的設備故障,因此要加強EH 油油質監督,定期進行油質檢測,根據檢測結果,科學的安排濾油工作,保證EH 油油質顆粒度指標在合格范圍內。

3 結束語

電調系統執行機構在汽輪機控制中具有很重要的作用,它發生故障將直接威脅機組的正常運行,平時要加強檢修人員的技術儲備和驗收環節管理,保證啟機前靜態試驗的完整性及正確性,熟悉設備各部件的組成及工作原理,同時注重日常消缺經驗的積累,這樣才能全面系統地對缺陷進行分析處理,保持電調系統長期穩定運行。