鍋爐給水泵汽輪機掛閘故障分析及處理

劉海昌

(浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責任公司，浙江寧波315722)

浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責任公司600 MW超臨界機組配置2臺NK63/71型給水泵汽輪機(簡稱小機)，小機啟動汽源來自輔助蒸汽(壓力為0.95 MPa)，小汽機排汽壓力為0.0135 MPa，直接進入凝汽器。小機并聯(lián)運行能驅(qū)動每臺鍋爐給水泵供給鍋爐50%THA(額定工況)的給水量。然而在給水泵汽輪機速關(guān)閥檢修后掛閘時，發(fā)現(xiàn)啟動油壓及速關(guān)油壓波動較大，無法達到設(shè)定值，以致使速關(guān)閥無法正常開啟?；诖耍疚年U述了速關(guān)閥結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了引起掛閘故障的原因，并經(jīng)過多次試驗，提出了掛閘故障處理方法并實施，保證了機組安全穩(wěn)定運行。

1 速關(guān)閥結(jié)構(gòu)及工作原理

速關(guān)閥是新蒸汽管網(wǎng)和汽輪機之間的主要關(guān)閉機構(gòu)，在運行中出現(xiàn)事故時，能在最短時間內(nèi)切斷進入汽輪機的蒸汽。新蒸汽經(jīng)過蒸汽濾網(wǎng)流向閥碟，在這個主閥碟中裝有1只卸荷閥碟，由于它的面積相對主閥碟較小，所以在速關(guān)閥開啟時能夠減少提升力。在卸荷閥開啟后，主閥碟前、后的壓差減小，主閥就容易被開啟。閥蓋中的襯套有1個軸向密封面。當速關(guān)閥全開后，閥桿和襯套之間就不會有漏汽，而閥門關(guān)閉時，閥桿和襯套之間的漏汽經(jīng)接管排出。作用在閥蓋上的蒸汽力大部分直接傳遞到包圍閥體的汽缸上［1］。速關(guān)閥由油壓控制，開啟過程通過液壓組合件操作。啟動油經(jīng)過接口通到活塞前，使活塞克服彈簧力將其壓向活塞盤，液壓組合件來的速關(guān)油通過接口進入活塞盤后，速關(guān)油壓力將活塞盤和活塞一起推到試驗活塞盤的終點位置，閥門由閥桿提升而開啟，這時活塞前的空間和回油口相通。

為了實現(xiàn)緊急狀況下速關(guān)閥的快速關(guān)閉，配置了速關(guān)組合件、危急保安裝置。速關(guān)組合件主要由啟動電磁閥、速關(guān)電磁閥、手動停機電磁閥、停機電磁閥等組成［2］。速關(guān)閥控制組件工作原理如圖1所示，啟動前調(diào)整溢流閥，使啟動油壓低于速關(guān)油壓約0.05 MPa。啟動時，使速關(guān)電磁閥和啟動電磁閥同時帶電(計時開始)，建立啟動油壓和開關(guān)油壓。15 s后速關(guān)電磁閥斷電復位，建立速關(guān)油壓，這時速關(guān)閥油缸活塞兩側(cè)分別為啟動油壓和速關(guān)油壓。借助溢流閥的限壓作用，使啟動油壓低于速關(guān)油壓(約0.05 MPa)，速關(guān)閥緩慢開起。60 s后，啟動油電磁閥斷電復位，速關(guān)閥完全打開。

2 引起速關(guān)閥掛閘故障的幾種原因

速關(guān)閥及其控制組件作為給水泵汽輪機的重要組成部分，速關(guān)閥掛閘故障現(xiàn)象較常見。小機速關(guān)閥出現(xiàn)掛閘故障時，啟動油壓波動，速關(guān)油壓為0.35 MPa，而且啟動油與速關(guān)油同時泄壓。經(jīng)過調(diào)整啟動油與速關(guān)油壓差、清洗更換電磁閥、檢查速關(guān)閥油缸及控制邏輯等措施后，速關(guān)閥油壓建立正常，但速關(guān)閥仍無法開啟。根據(jù)故障現(xiàn)象及以往經(jīng)驗分析，造成速關(guān)閥掛閘無法打開的原因可歸納為以下幾方面。

2.1 速關(guān)組合件控制回路故障

若速關(guān)組合件控制回路發(fā)生故障，則會造成速關(guān)組合件中電磁閥得失電狀態(tài)不正確等故障。根據(jù)廠家要求，控制啟動油電磁閥的時間繼電器設(shè)為60 s，控制速關(guān)油電磁閥的時間繼電器設(shè)為15 s。小機掛閘時，要求啟動油電磁閥和速關(guān)油電磁閥得電，15 s后速關(guān)電磁閥需失電，手動停機閥及停機電磁閥帶電順序均應正確，否則啟動油和速關(guān)油都無法建立。線路故障或者電磁閥動作時間不正確會造成電磁閥無法正常工作，從而導致速關(guān)閥無法打開［3］。

2.2 電磁閥卡澀、溢流閥調(diào)整不當

速關(guān)閥因速關(guān)組合件中電磁閥卡澀會造成速關(guān)油壓無法建立。速關(guān)組合件主要由速關(guān)油電磁閥、啟動油電磁閥、停機電磁閥、手動停機電磁閥、速關(guān)閥試驗用手動閥、溢流閥、速關(guān)油回路上的插裝閥、停機回路上插裝閥組成。根據(jù)故障現(xiàn)象及以往經(jīng)驗判斷，速關(guān)油電磁閥和啟動油電磁閥卡澀會引起小機掛閘故障，速關(guān)閥因速關(guān)組合件中插裝閥卡澀、溢流閥調(diào)整不當使啟動油壓與速關(guān)油壓差不能滿足要求，均能引起小機掛閘故障。

2.3 速關(guān)組合件及危急保安器漏流

危急保安裝置裝在前軸承座側(cè)面，當汽輪機在運行中出現(xiàn)故障時，危急保安裝置將速關(guān)閥中速關(guān)油泄掉，使速關(guān)閥關(guān)閉，切斷進入汽輪機的汽源。危急保安器滑閥可以在殼體內(nèi)套筒中水平滑動，滑閥上有2個控制凸肩，套筒與凸肩相應的端面起著對凸肩的限位和油路密封作用。危急保安裝置不投入工作時，彈簧將滑閥推向與套筒端面接觸的位置［4］?；y的一端是活塞，它與拉鉤相連接，而拉鉤的另一端插在轉(zhuǎn)子上的兩個凸肩之間。從液壓組合件來的開關(guān)油，使危急保安裝置的滑閥處于工作位置，壓力從接口經(jīng)節(jié)流孔板進入危急保安裝置。由于活塞的環(huán)形面積比凸肩的環(huán)形面積小，運行時速關(guān)油在滑閥上作用力大于彈簧力，將滑閥凸肩密封地壓在套筒的端面上，因此回油被切斷，而速關(guān)油經(jīng)油口流出殼體，通過液壓組合件進入速關(guān)閥［5］。如果危急保安裝置前的油壓下降，則彈簧把滑閥推向套筒的端面，使進油切斷，速關(guān)油與回油接通，則速關(guān)閥關(guān)閉。速關(guān)組合件漏流主要發(fā)生在速關(guān)閥、停機電磁閥、危急保安器漏流等，速關(guān)閥漏流引起速關(guān)油壓無法建立主要有兩種情況:一種情況是速關(guān)閥油缸內(nèi)的彈簧與彈簧盤沒有安裝到位，從而造成速關(guān)油壓無法建立。另一種情況是活塞盤的并帽沒有安裝到位，同樣也會造成速關(guān)油壓無法建立。如果速關(guān)電磁閥和停機電磁閥內(nèi)漏，泄油量過大，分流了啟動油的流量，就會導致啟動油壓偏低。

2.4 低壓調(diào)速汽門漏流

速關(guān)閥后低壓調(diào)速汽門與凝汽器相連通。低壓調(diào)速汽門控制滿足汽輪機功率所需要的蒸汽流量。功率不同時，對應的調(diào)節(jié)汽閥開度也不一樣。閥座為擴散形狀，以減少汽流的損失。閥碟自由懸掛在進汽室內(nèi)的閥梁上，閥梁通過2根閥桿、連接叉與杠桿相連。杠桿由油動機驅(qū)動，同時也受到彈簧的作用力。油動機連桿克服彈簧作用力開啟時，閥碟逐個開啟。根據(jù)啟動油壓及速關(guān)油壓啟動后油壓保持不住現(xiàn)象，分析導致速關(guān)閥無法開啟的原因為閥門前后壓差大，油壓不能夠克服彈簧作用力及前后壓差。

3 速關(guān)閥掛閘故障處理過程

根據(jù)上面列出的幾種速關(guān)閥掛閘故障原因，提出按如下步驟進行實驗檢查，然后采取相應措施進行處理。

1)解體速關(guān)閥控制油站所有電磁閥接線，小機遠控掛閘，就地用電流表測量電磁閥，接線的帶電狀態(tài)及帶電時間均正確，因此排除因速關(guān)組件控制回路故障導致的無法掛閘。

2)對啟動電磁閥、速關(guān)電磁閥及插裝閥進行清洗，但未見效果，更換新電磁閥后仍無效。調(diào)整溢流閥使啟動油壓低于速關(guān)油壓約0.05 MPa后，掛閘仍然出現(xiàn)故障。

3)對速關(guān)電磁閥和停機電磁閥進行清洗，解體速關(guān)閥，檢查油缸內(nèi)的彈簧與彈簧盤安裝到位，活塞盤的并帽安裝到位，測量油缸和活塞間隙符合標準?；謴拖到y(tǒng)后小機掛閘仍故障。因此懷疑手動停機電磁閥漏流，對電磁閥進行了更換，并將速關(guān)電磁閥動作時間由15 s調(diào)整至30 s，啟動電磁閥動作時間由60 s調(diào)整至90 s?；謴拖到y(tǒng)掛閘速關(guān)油壓、啟動油壓及壓差，均滿足要求，但動作時間過后兩油壓均同時泄壓，小機掛閘故障仍然存在。

4)在油動機行程100%情況下，改變油動機行程反饋至80%，DCS給繼續(xù)開啟低壓調(diào)速汽門信號，行程未變化。用行車強行對低壓調(diào)速汽門連桿施加外力，行程亦無變化。另外，解體低壓調(diào)速汽門，涂抹紅丹油，檢查閥門接觸情況，發(fā)現(xiàn)閥線接觸良好、閥芯動作靈活，無卡澀雜物現(xiàn)象。但仔細觀察閥桿與閥套接觸情況，發(fā)現(xiàn)1號閥芯未關(guān)閉到位。在回裝低壓調(diào)速汽門過程中，記錄閥門空行程，發(fā)現(xiàn)油動機全開狀態(tài)下仍然不能使得1號閥芯完全關(guān)閉。調(diào)整油動機與閥門連接桿至滿足低調(diào)門行程要求，開啟輔汽供小機手動門，小機掛閘正常。

4 結(jié)論

1)引起速關(guān)閥掛閘故障歸納為調(diào)節(jié)油系統(tǒng)控制部分故障及低壓調(diào)速汽門內(nèi)漏引起的掛閘故障兩方面。其中最常見的是速關(guān)電磁閥或啟動電磁閥卡澀、危急保安器及停機電磁閥內(nèi)漏、控制信號故障等引起的掛閘故障。

2)烏沙山發(fā)電公司速關(guān)閥掛閘故障主要原因為低壓調(diào)速汽門內(nèi)漏導致速關(guān)閥前后壓差大，油壓不能使速關(guān)閥正常開啟。通過采取調(diào)整油動機與調(diào)門連桿、重新核對低壓調(diào)速汽門行程等措施，速關(guān)閥能夠正常開啟運行。

［1］徐紅兵．給水泵汽輪機的數(shù)學模型及其控制系統(tǒng)的半實物仿真［J］．黑龍江電力，2000，22(2):25-28．XU Hongbing．Mathematical model of feed-water pump turbine and hardware-in-the-loop simulation of its control system［J］．Heilongjiang Electric Power，2000，22(2):25-28．

［2］尚念青．鍋爐給水泵汽輪機速關(guān)閥掛閘故障分析與處理［J］．浙江電力，2012，31(3):53-55．SHANG Nianqing．Analysis and treatment of latch fault for boiler feed-water pump turbine［J］．Zhejiang Electric Power，2012，31(3):53-55．

［3］靳智平．電廠汽輪機原理及系統(tǒng)［M］．北京:中國電力出版社，2006:41-43．JIN Zhiping．Power plant turbine theory and its system［M］．Beijing:China Electric Power Press，2006:41-43．

［4］郭延秋．大型火電機組檢修實用技術(shù)叢書［M］．北京:中國電力出版社，2003:114-119．GUO Yanqiu．Series of practical maintenance techniques for largescale thermal power units［M］．Beijing:China Electric Power Press，2003:114-119．

［5］劉君．小汽輪機速關(guān)閥異常關(guān)閉原因分析［J］．華北電力技術(shù)，2012(1):58-60．LIU Jun．Reason analysis of abnormal close of small turbine quickclosing valve［J］．North China Electric Power，2012(1):58-60．