黄俊义
江西大唐国际抚州发电有限责任公司,江西 抚州 344128
[摘 要] 本文以某电厂东方汽轮机运行中突然汽门无法打开(经排查为盘式卸载阀卡涩)为案例,深入分析卡涩原因,发现盘式卸载阀导向杆与弹簧间隙偏小、阀体内部EH油存油含杂质较多且不能排出、进油电磁阀逻辑设计需要优化等一系列共性问题。本文从油动机盘式卸载阀结构设计、控制逻辑、检修措施等各方面提出解决该类问题的方法,为国内同类型机组分析、处理、避免类似问题提供了解决思路。
[关 键 词] 盘式卸载阀;油动机;卡涩; 间隙偏小; EH油杂质; 电磁阀逻辑.
1、系统概述
某厂汽轮机为东方汽轮机厂(N1000-26.25/600/600型)引进日立技术生产制造的超超临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、冲动凝汽式汽轮机,设计额定功率为1000MW,最大连续出力1054MW[1]。
汽轮机采用全周进汽方式,采用数字式电液调节(DEH)系统,机组设有二个高压调节阀油动机、二个高压主汽阀油动机、二个中压主汽阀油动机、二个中压调节阀油动机。所有油动机均为单侧进油,其开启由EH压力油驱动,而关闭是靠操纵座上的弹簧力,以保证在失去动力源的情况下油动机能够关闭【2】。
油动机控制分为高压安全油及EH压力油(以下简称安全油及压力油),初始状态下,盘式卸载阀封闭安全油腔室后建立安全油压,安全油压用于封闭压力油腔室以建立压力油,压力油用来控制汽门开关;当机组发生故障的情况下,安全油泄去,盘式卸载阀脱开,使得油动机油缸内压力油快速泄去,从而达到快速关闭阀门的作用。
压力油进油管道设置进油滤网及前后隔离手动门;安全油管路上未设置隔离手动门,安全油进油电磁阀(12YV)进口前设置节流孔板。高调阀油动机结构如图(一)所示:
2 、高调阀无法开启事件
2.1高调阀无法开启经过
某日,机组进行高调阀全行程活动试验。试验过程为高调阀伺服阀(EHSV4)接收关闭指令,将高调阀缓慢关闭至10%开度,此时安全油电磁阀(12YV)带电,将安全油腔室内安全油泄去,在压力油作用下,盘式卸载阀托盘向下运动,压力油泄去,高调阀快速关闭至零;然后安全油电磁阀(12YV)失电,安全油再次进入安全油腔室内,油压顶住盘式卸载阀托盘,建立安全油压后,压力油通过伺服阀(EHSV4)以一定速度进入压力油腔室,进而开启高调阀。
本次试验时,高调阀快关后汽门无法开启,就地检查汽门在全关位,退出试验程序后,热控人员在工程师站手动发指令开启该阀门,阀门仍不动,就地检查有压回油母管温度上升,有明显的油流通过的声音。
2.2高调阀无法开启原因分析与排查
2.2.1汽阀机械部分卡涩:
汽阀关闭以后承受较大弹簧力量,运行中拆除汽阀连杆存在一定风险,只能在停机后拆除调阀连杆,解除弹簧作用,外加力量作用于阀芯,如果仍无法开启,则汽阀无法开启原因为机械卡涩,如果开启较灵活,则表明原因为油动机系统问题。
2.2.2 电液伺服阀故障,压力油无法通过伺服阀进入腔室:
部分机组在压力油腔室设计有测压孔,可以连接压力表检测是否为腔室无法进油造成;无测压孔机组可隔离压力油进油手动门,更换新的电液伺服阀,重新试验开关阀门,如仍卡涩,则不是伺服阀故障引起。
2.2.3 电液伺服阀前关断阀故障,安全油压不能推动滑块,压力油无法通过关断阀:
关断阀模块有一路安全油引入,安全油无法隔离出来,彻底排查关断阀只能待EH油停运。关断阀故障有可能是滑块故障,也有可能是安全油无法建立导致关断阀无法打开,但是无论哪种原因,关断阀无法打开时,压力油进油会被全部截止,压力油回油管道与室温接近,如果此时汽轮机能够挂闸成功,说明安全油能够正常建立,确认伺服阀工作正常情况下(可通过更换新伺服阀),向伺服阀发送开度指令,压力油回油管道温度仍不上涨,则可以确认关断阀滑块本身故障。
2.2.4盘式卸载阀故障,安全油压无法建立:
盘式卸载阀故障,安全油回油管道会有明显油流,回油管温度与系统油温接近,将安全油电磁阀带电(12YV)带电,带电后安全油进油截止,泄油口打开,此时如果回油母管温度降低,说明之前回油母管的油流为安全油漏出,如果回油管道还存在泄漏说明为压力油腔室不严密,存在油流漏出。
2.3排查结论:
本次汽轮机高调阀无法开启,通过关闭压力油进油手动门,回油管道仍存在漏流,将安全油进油电磁阀带电后,回油管道漏流消失,检查安全油电磁阀芯动作正常后,判断盘式卸载阀应该存在故障,由于机械部分卡涩也需要等停机后处理,故申请机组停机。
机组停运后,解除高调阀机械部分连杆,用5T的电动葫芦很顺畅地将阀芯拉起,确认机械部分无卡涩,汽阀无法开启原因为盘式卸载阀故障、安全油无法建立造成。
3盘式卸载阀卡涩分析
3.1盘式卸载阀解体情况
3.1.1解体盘式卸载阀,检查发现盘式卸载阀腔室底部存在少量黑色附着物,化验为油中杂质;
3.1.2盘式卸载阀导向筒与导向杆存在卡涩拉毛痕迹,如图(二)所示;
3.1.3导向筒与导向杆之间设计间隙仅有0.1mm,单侧仅有0.05mm,卡涩拉毛处间隙已消失。
3.2盘式卸载阀卡涩分析
盘式卸载阀安全油中存在黑色杂质,该杂质附着于盘式卸载阀导向筒与导向杆之间,而导向筒与导向杆单侧间隙约0.05mm左右,黑色杂质直径大于两者之间间隙距离,引起导向筒与导向杆之间摩擦,而导向筒与导向杆为非耐磨材质,长时间摩擦后导致结合面拉毛,引起卡涩加剧,导向筒卡死后弹簧被压缩未伸展,盘式卸载阀托盘未与顶部密封面接触形成密闭腔室,安全油不能建立油压,高调阀无法开启。盘式卸载阀结构如图(三)所示。
安全油进油电磁阀持续进油,从盘式卸载阀结合面泄漏至回油母管,导致安全油进、回油母管温度升高,由于安全油进油电磁阀前设置?0.8mm节流孔,所以漏油没有导致安全油母管压力低,其他各汽阀工作未受到影响。
3.3盘式卸载阀卡涩处理:
停机后更换盘式卸载阀导向筒及导向杆,清理腔室内部杂质,复装盘式卸载阀,试验该高调阀开关正常。
4盘式卸载阀结构深层次分析
4.1 盘式卸载阀上部进油设计待优化:
盘式卸载阀腔室内油中杂质从何而来?查验近半年EH油质化验结果均正常,说明该处杂质存在时间较长,从盘式卸载阀结构分析,该腔室内从右侧上部进油,当安全油进油电磁阀带电泄去安全油,腔室底部存油也无法沿进油管道全部泄去,该腔室内存油始终无法排走。尤其当系统检修后,油质不合格进行系统冲洗时,该腔室一旦进入不合格EH油也无法排出,形成杂质富集效应,且无法监控该处油质劣化程度。如图(三)盘式卸载阀进油口所示。
4.2 安全油进油电磁阀逻辑待优化:
目前东方机组DEH逻辑设置中,安全油进油电磁阀仅在机组跳闸及该汽阀进行全行程活动试验时才会带电,检修等其他情况下该电磁阀一直处于失电状态,此时电磁阀进油口打开,泄油口关闭,不合格的EH油就可能进入盘式卸载阀。
4.3 盘式卸载阀导向杆与导向筒间隙设计待优化:
导向筒与导向杆拉毛的原因为油中杂质卡涩在导向筒与杆之间,而该处间歇设计仅有0.1mm,单侧仅有0.05mm,如图(四)所示。
5预防盘式卸载阀卡涩措施:
5.1 严格控制EH油油质
EH油箱内滤油合格后才能启动EH油泵进行系统循环冲洗,防止油中颗粒进入盘式卸载阀腔室内。
5.2 建立盘式卸载阀定期检查制度
特别是EH油管道系统有改造及检修工作后,管道内杂质可能进入盘式卸载阀内部,对于基建以后盘式卸载阀未进行过解体检查的,应尽快安排解体检查,清理腔室内是否有大颗粒杂质,检查导向杆及导向筒是否有初期摩擦划痕,该事件发生后,某厂立即对所有盘式卸载阀解体检查,发现另外两个盘式卸载阀导向杆已存在划痕,腔室内确实存在杂质,避免了后续运行中造成卡涩事故。
5.3将安全油电磁阀带电逻辑优化
停机状态下,在机组挂闸前使安全油进油电磁阀处于带电状态,电磁阀进油口关闭,泄油口打开,当EH油系统冲洗合格,机组挂闸后该电磁阀再失电进油,可以防止不合格油质进入盘式卸载阀腔室。
5.4安全油进油电磁阀前增加一个隔离手动门
为系统检修方便,可以在安全油进油电磁阀前增加一个隔离手动门,以便在运行中处理相关故障,国内目前已经有部分电厂增设隔离门,当然这也会增加泄漏风险点。
5.5盘式卸载阀进油管路优化
可以将上部进油改为下部进油,或者在底部设计一个放油装置,能够将该处的存油排出,以免系统存在死点,长时间杂质富集引起卡涩。
5.6增大导向筒与导向杆间隙,升级材质为耐磨材质
该处间隙没有密封作用,仅用来做为导向作用,设计间隙适当增大对盘式卸载阀工作性能影响不大,在征求厂家同意后可以适当增加0.05-0.1mm间隙,使得接触面摩擦的可能性降低。同时升级盘式卸载阀导向筒及导向杆材质为耐磨材质,使其不易拉毛。
6 结束语
本文从一起汽轮机高调阀无法开启的故障入手,阐述运行中汽门无法开启的故障排查、分析过程,查找到汽门无法开启原因为盘式卸载阀卡涩,再对盘式卸载阀发生卡涩的原因深层分析,并就设备结构、系统逻辑、日常维护提出一些优化意见,可为国内电厂预防、处理同类型故障提供借鉴。
[参考文献]
[1]江西大唐国际抚州发电公司集控主机规程Q/CDT-FZPC1010001-2019
[2] 东方自控《调节保安系统说明书》-2015
作者简介:黄俊义(1982- ,)男,本科,工程师、技师,主要研究火力发电厂汽轮机优化运行。
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