淺談汽輪機調速系統常見故障及解決方法

吳作根

（廣東 528211）

調速系統在汽輪機組運行中的作用非常重要,而了解消除調速系統缺陷和不安全隱患的措施，對檢修和運行人員都相當重要,以下將介紹300MW汽輪機調速系統的幾個常見故障與其解決措施，可為業內人士提供一定的參考價值。

1 系統掛閘后A側的中壓主汽門不能開啟

1.1 主汽門工作原理

從EH油泵出來的壓力油（抗燃油）進入EH控制系統，它被分成幾路,分別送到不同的控制組件中去。其中壓力油經一個中0.6的節流孔,進入各主汽門油動機油缸的活塞下面以及進入到各主汽門油動機集成塊上的卸荷閥的底部,各主汽門油動機在壓力油的作用下,克服閥門的摩擦力、蒸汽作用力、閥門自重和操縱它的彈簧力,打開各主汽門的同時被送到卸荷閥下部的壓力油經卸荷閥上的一個節流孔節流后,形成自動停機危急遮斷控制油（AST控制油）。控制油經過卸荷閥內部一個節流孔節流后作用在卸荷閥的杯狀滑閥的上部，該控制油與卸荷閥內部彈簧力的疊加將卸荷閥的杯狀滑閥壓在閥座上,封閉了各主汽門油動機油缸底部與有壓回油的通道。當主汽門開關電磁閥或AST電磁閥組件上的AST電磁閥失電打開時,均將卸荷閥杯狀滑閥上部的AST控制油接通到無壓回油,卸荷閥的杯狀滑閥在其底部的油壓力的作用下動作,將各主汽門油動機油缸腔的壓力油接至有壓回油,這樣各主汽門在操縱座彈簧力的作用下,迅速關閉。另外,緩慢逆時針轉動卸荷閥上的針閥調節手柄,可使主汽門油缸活塞下腔的壓力油油壓部分跌落,主汽門油動機在操縱座彈簧力的作用下根據油壓跌落的多少關閉一定的行程,以達到主汽門活動試驗的目的。

1.2 故障情況分析

根據主汽門工作原理,在機組掛閘后,主汽門油動機油缸的活塞下面油壓應該為14.0MPa左右,主汽門開啟。經過外部檢查,A側的中壓主汽門的關閉彈簧及閥門裝置等沒有發現卡澀現象,可以判斷故障點只能是主汽門油動機油缸的活塞下部無壓力油或者是壓力油泄漏。經分析主汽門油動機油缸的活塞下部高壓油泄漏的可能性最大。造成主汽門油動機油缸的活塞下部高壓油泄漏有以下幾個原因：

(1)主汽門活動電磁閥帶電打開使主汽門油動機油缸活塞下腔的壓力油跌落；(2)電磁閥組件上的AST電磁閥失電打開,將卸荷閥杯狀滑閥上部的 AST控制油接通到無壓回油,卸荷閥的杯狀滑閥在其底部的油壓力的作用下動作,將各主汽門油動機油缸腔的壓力油接至有壓回油;卸荷閥本身存在故障。顯然第二種情況是不可能出現的,因掛閘后其他3個主汽門均能打開;第一種情況通過活動電磁閥帶電和失電試驗,主汽門的狀態沒有變化,也就是說A側中壓主汽門始終處于關閉狀態,因此問題出在第三種可能性最大。將A側中壓主汽門卸荷閥拆下,經過檢查發現卸荷閥上針閥調節手柄己經全部旋入,手柄沒有阻力,也就是說手柄螺紋過短沒有將針閥旋轉到位,造成A側中壓主汽門卸荷閥上的AST油壓經過針閥封堵的油孔進入有壓回油,A側中壓主汽門油動機油缸的活塞下部高壓油經卸荷閥接至有壓回油，A側中壓主汽門不能打開，重新制作卸荷閥上的針閥調節手柄螺絲,并比原來的手柄螺絲加長10mm,裝入后,A側中壓主汽門能夠緩慢打開。

2 A側的GV3高壓調速汽門在沒有給定信號的情況下自動開啟A側GV3高壓調速汽門在沒有外部信號的情況下,掛閘后就自動打開。造成這一現象的原因是壓力油經過一個精度為10μm的濾油器，進入 MOOG伺服閥（電液伺服閥）再被送入GV3高壓調門油動機活塞下部,將GV3高壓調門打開。正常狀態下,MOOG伺服閥沒接受信號,壓力油不能夠通過MOOG伺服閥。造成MOOG伺服閥沒接受外部信號暢通的原因可能是MOOG伺服閥的機械零位己經漂移，因而，需調整MOOG伺服閥的機械零位。利用信號源給MOOG伺服閥加入信號,首先加入小于4mA電流,緩慢調整 MOOG伺服閥機械零位,在這種狀況下,GV3高壓調門關閉,加入4mA電流,此時，高壓調門GV3應該在關閉狀態,緩慢繼續加大信號,調門緩慢開啟、遭到信號加滿汾調門全開,然后緩慢減小信號,調門關閉,此時的信號為4mA。通過改變 MOOG伺服閥的機械零位,解決了高壓調速汽門在沒有外部信號的情況下,掛閘后就自動打開這一問題。

3 活動電磁閥帶電而所有的主汽門不動作

在主汽門開啟的情況下,做主汽門活動試驗時,活動電磁閥帶電,而主汽門沒有活動。保持開的狀態的原因可能是：整個主汽門活動試驗油路不通,電磁閥帶電后,閥體的活塞沒有動作；油路上的電磁閥后控制主汽門活動快慢的節流孔不通或太小；油動機活塞下部的高壓油與主汽門活動排油路不通等等。首先檢查A側高壓主汽門活動電磁閥，將活動電磁閥拆除后，進行試驗，將電磁閥接入臨時220V交流電源，發現電磁閥動作正常,排除活動電磁閥的問題；檢測油動機活塞下部的高壓油與主汽門活動排油路，發現有1個制作工藝螺絲太長，堵住了一部分油管通流面積,經處理后,進行該主汽門活動試驗,發現主汽門關閉太慢,幾乎不動,不符合要求。為此,拆下控制A側高壓主汽門活動排油快慢的節流孔,發現節流孔為Φ0.6，與制造廠提供的圖紙相符。經分析認為,高壓油進入油動機的節流孔為Φ0.6,設計不盡合理，因為進入油動機的高壓油與進行主汽門活動時泄出的油的流速一樣，油動機的油壓是不會減小,主汽門也不可能關閉。因此把控制A側高壓主汽門活動快慢的節流孔改為Φ0.8,重新進行A側高壓主汽門活動試驗,試驗結果合格。用同樣的方法將其他3個主汽門控制活動速度的節流孔改為Φ0.8,試驗結果正常,證明此分析和改造是正確的。

4 EH油泵油壓過低造成跳閘

機組在啟動過程中,從開始啟動到定速之前，高壓油、OPC和 AST控制油很穩定,壓力維持在13.5MPa,EH油泵出口壓力14.0MPa;當機組帶負荷進入定速后,油壓開始頻繁波動,范圍為8.5～14MPa,造成機組因EH油壓過低保護動作跳閘。經分析,排除了 EH油泵造成油壓波動的原因,油壓的波動是由系統帶電設備（保護電磁閥組件,MOOG閥,試驗電磁閥等）頻繁動作而引起的。在機組掛閘后，油壓就開始碑動，綜合分析造成油壓波動可能是MOOG閥動作不正常或調節汽門上的卸荷閥上的阻尼孔有雜質阻塞（現場跡象表明EH油雜質較多）。但清理調門上卸荷閥的阻尼孔后,母管上的EH油壓、OPC和AST控制油壓仍然波動頻繁。根據現場顯示的情況來看，機組定速及帶負荷后,高壓油、OPC和AST控制油壓才出現頻繁波動,中壓調節汽門此時己經全開，現場檢查中壓調節汽門MOOG閥有明顯的振動。在DEH操作畫面人為地將中壓調節汽門關至90%,這時油壓才不發生頻繁波動，為此，將調門上的MOOG閥拆開檢查。 M00G閥是由1個帶有永久磁鋼的電力矩馬達以及帶有機械反饋的二級液壓功率放大器組成。第一級放大器由 1個雙噴嘴及1個單擋板組成，擋板固定在力矩馬達銜鐵的中心，并且在2個噴嘴之間穿過，使噴嘴與擋板之間形成2個可變的節流縫隙，由擋板及噴嘴控制的油壓通到第二級滑閥兩端的端面上。第二級液壓放大器是四通滑閥結構，在相同的壓差下，滑閥的輸出流量與滑閥開口成正比、一個懸臂的反饋彈簧固定在擋板上，并嵌入滑周中心一個糟內。在零位位置，擋板對2個噴嘴油流的節流相同，因此就不存在引起滑閥位移的壓差；當有信號作用在力矩馬達上時，銜鐵及擋板就會偏向某一個噴嘴，使滑閥兩端的油壓不同，從而推動滑閥移動，滑閥會一直移動到反饋彈簧所傳遞的反作用力與力矩馬達發出的力相等為止。拆檢中壓調門MOOG閥發現其滑閥設計不合理，需要將滑閥進行改造，就是說將滑閥閥芯末端稍微加長，在MOOG閥擺線馬達工作波動時，滑閥閥芯也能把油口完全封住，才能避免MOOG閥擺線馬達頻繁波動造成油口泄油。經改造，機組重新啟動定速及帶負荷后，中壓調門即使開至100%，高壓油壓、AST和OPC控制油壓穩定，不再發生頻繁波動現象。

5 結語。調試過程中,對以上幾種常見故障進行處理,會使得機組調速系統運行平穩,并且滿足正常運行的要求。溯其問題根源在于個別設備部件質量或設計上有缺陷,但若能及時、準確地作出相應技術處理,不僅可消除類似的缺陷擴大為安全事故的隱患,為機組順利啟動、安全運行提供保障,也為有關設備的設計改進提出生產實踐中所得出的檢修經驗和一種思路。

[1]葉榮學.《汽輪機調節》.北京，水利電力出版社，1988.

[2]王杭州.300MW汽輪機電液調節系統故障分析與對策[J].發電設備，2003.