汽輪機速關閥故障處理

楊 林，周 強，朱錦燕

(中國石油寧夏石化公司 寧夏銀川 750026)

中國石油寧夏石化公司化肥三廠合成氣壓縮機汽輪機型號為EHNKS40/36/20，屬于單缸冷凝式汽輪機。該汽輪機輸出功率19 683 kW，轉速10 840 r/min，進汽壓力11.9 MPa，進汽溫度510 ℃，進汽流量238.6 t/h，排汽壓力0.015 9 MPa(絕壓)，使用的汽輪機油牌號為ISO VG46。在該汽輪機單試前，對調節系統進行檢查、調試，發現速關閥無法打開。

1 速關閥結構及動作過程

速關閥是動力蒸汽管路與汽輪機之間的主要切斷機構，在緊急狀態下斷開進汽輪機的動力蒸汽，從而實現整個機組的快速停機，以達到保護機組不受損壞的目的[1]。如圖1所示，速關閥由閥門本體部分和油缸部分組成，其中閥體部分用于切斷主蒸汽管路，油缸部分相當于執行機構。

在速關閥未打開時，由于彈簧力的作用，活塞靠試驗活塞定位在油缸右部，此時活塞盤與活塞處于未接觸狀態。當啟動油壓建立后，啟動油進入油缸活塞右端，活塞在啟動油壓推動下克服彈簧力向左移動，直至與活塞盤密封面接觸并形成密封。之后，速關油E進入油缸活塞盤左側，隨著速關油壓的建立，啟動油開始有控制地泄放，此時活塞盤和活塞作為一個整體在兩側油壓差的作用下向右移動，直至被試驗活塞限位。由于活塞盤與閥桿是連接在一起的，所以隨著活塞盤的移動，速關閥也隨之開啟。在汽輪機正常運行過程中，速關閥通過速關油克服彈簧的阻力保持開啟。當速關油失壓后，無法平衡彈簧力，在彈簧力的作用下，油缸內的活塞盤與活塞脫開，此時速關油進入活塞內部彈簧空間并通過活塞上的泄油孔與排油口T1相通，使速關油瞬間泄去，活塞盤與閥桿、閥碟被彈簧力推向速關閥關閉位置[2]。

2 速關閥故障描述

汽輪機安裝完成后放置時間較長，其間將控制油系統隔離，對潤滑油管路進行了油系統運行。汽輪機準備單試前進行靜態調試，在機組掛閘指令發出后，啟動油壓、速關油壓均建立正常，但速關閥不動作。從故障現象分析其不動作的可能原因主要有2個方面，即速關閥油缸卡澀以及速關閥閥桿彎曲變形，故決定拆檢速關閥油缸部分進行驗證。

拆檢速關閥，脫開啟動油、速關油、回油管線，并拆卸油缸底部絲堵將油排盡。將速關閥油缸從支座脫開后，用手拉動活塞盤，閥桿能夠自由活動，表明速關閥不動作與閥桿無關。

解體檢查油缸，但活塞取出困難，發現油缸內壁出現銹蝕，有銹渣存在，其他部件也存在不同程度的銹蝕痕跡，由此判斷是由于銹渣致使活塞發生卡澀而導致無法動作[3]。將油缸完全解體后對各個部件進行除銹清理，內部進行打磨清理，處理完成后回裝速關閥。

回裝結束后，啟動油壓建立正常，速關油壓建立后迅速下降為零。通過多次掛閘試驗，均表現出相同的現象。從現場速關閥閥位指示來看，速關閥動作，但打開后又很快自動關閉。

3 故障查找[4]

對故障所表現出的現象進行分析，判斷速關油管路存在泄漏，決定采取故障排除法對故障部件進行查找，以縮小查找范圍。汽輪機控制油系統與速關油壓相關的部件為速關組件、危急遮斷油門、速關閥，分別采取措施將其逐一隔離斷開后，通過建立速關油壓進行檢查，以排除無故障部件。由于之前已對速關閥油缸進行了拆檢，因此重點排查危急遮斷油門和速關組件。

3.1 危急遮斷油門

危急遮斷油門結構示意如圖2所示。在正常工作狀態下，控制油經接口P進入油門的速關油控制腔，控制滑閥建立正常油壓的保安油通過接口E供至速關組件E1接口并經過電磁閥形成速關油。先將接口E處的油管路斷開，安裝量程為0.0～1.6 MPa的壓力表，然后進行機組掛閘試驗。通過危急遮斷油門手柄復位建立保安油，壓力表顯示油壓為0.8 MPa并能長時間保持，證明危急遮斷油門無故障。將E接口處壓力表拆除，恢復油管路。

3.2 速關組件

如圖3所示，與速關油相關的油路有：①高壓油從P口進入，經手動停機閥(2250)后，一路經電磁閥(2222)進入停機卸荷閥(DG40)，克服彈簧力使閥處于關閉狀態；另一路經電磁閥(2223)進入停機卸荷閥(DG40)，克服彈簧力使閥處于關閉狀態。正常運行時，通向DG40的速關油不泄油，其中任何一個元件有故障，均會導致速關油壓不足。②危急保安裝置出來的保安油由E1口經過關閉電磁閥(1842)形成速關油，速關油通過E2接口由外管路通往速關閥，電磁閥關閉及插裝閥(DG16)有故障，也會導致速關油壓不足。

檢查處理過程：將速關組件上連接速關閥的速關油、啟動油油管路脫開，并將速關油E2接口、啟動油F接口分別用絲堵堵住，即把速關閥隔離出速關油路；然后進行機組掛閘試驗，依次建立啟動油、速關油，均能正常建立且油壓正常，故可排除速關組件故障的原因。

將與速關油壓相關的部件危急遮斷油門、速關組件排除后，故障就只能是在速關閥油缸上，故決定對速關閥油缸進行拆檢。

4 故障原因及處理

拆檢速關閥油缸，活塞無卡澀現象。移出活塞，檢查缸體內的2道密封環，均無損壞變形，密封表面光滑、平整。拆開油缸后蓋檢查，發現試驗活塞安裝錯誤，即倒轉了180°安裝，這將造成速關閥油缸動作發生變化。如圖1所示，試驗活塞右側內徑大于活塞外徑，一旦裝反，就無法對活塞限位，從而造成活塞行程超過限位后，活塞盤與活塞脫開，速關油進入活塞與彈簧空間并經回油口排出，速關油迅速卸壓，活塞盤在彈簧力的作用下左移，使速關閥關閉。

對試驗活塞重新安裝并完成速關閥回裝后，再次進行汽輪機掛閘試驗，啟動油壓、速關油壓均正常建立，速關閥順利開啟。

5 結語

通過對速關閥故障的查找、處理，故障直接原因是試驗活塞安裝錯誤。盡管原因很簡單，但查找過程卻比較復雜，正是這種極容易被忽略的安裝錯誤給故障的判斷帶來了很大的困難。因此，在設備檢修過程中一定要控制好檢修質量，設備主管技術人員對設備檢修的關鍵步驟一定要做好檢查確認工作。