600 MW機組高壓調節閥振動大的原因分析及處理措施

徐升

（浙江大唐烏沙山發電有限責任公司，浙江象山315722）

600 MW機組高壓調節閥振動大的原因分析及處理措施

徐升

（浙江大唐烏沙山發電有限責任公司，浙江象山315722）

某600 MW超臨界機組運行中高壓調節閥及油管路振動大，伴隨著EH油泵電流突升及油壓降低，分步排查發現是由于油站蓄能器以及高壓供油管路蓄能器破裂，導致高壓氣體夾雜其他雜質進入油系統引起高壓調節閥伺服閥卡澀。經逐個檢測，根據油動機狀態確定相應的處理方法，詳細介紹了在線隔離油動機更換伺服閥過程，油系統已恢復正常運行。

600 MW機組；蓄能器；調節閥；管路振動；伺服閥；在線更換

1 系統概況

某哈爾濱汽輪機廠N600-24.2/566/566型600 MW超臨界機組，安裝有哈爾濱汽輪機廠配套提供的EH（抗燃油）系統，高壓調節閥采用伺服型執行機構。

高壓油源從油站分3路油源分別供主機左側、主機右側和2臺汽泵汽輪機（簡稱小機）。3路供油油各有1路油管回油至油箱。左右兩側高、中壓主汽門油動機AST（自動危急遮斷）油和左右兩側高、中壓調節閥油動機OPC（超速保護控制）油分別在機頭匯流至AST-OPC電磁閥組塊。

本系統共設置5組高壓蓄能器，分別在6.9 m EH油油箱油站出口、主機左側13.7m供油母管、主機右側13.7 m供油母管以及A與B 2臺小機供油管路上。蓄能器充有高純氮氣，其作用是在適當的時機將系統中的能量轉變為壓縮能儲存起來，當系統需要的時，又將壓縮能轉變為液壓能而釋放出來，重新補供給系統。當系統瞬間壓力增大時，它可以吸收這部分的能量，保證整個系統壓力正常。

2 故障過程及現象

機組負荷600MW，機組順序閥運行，1號調節閥（GV1）全開，2號調節閥（GV2）全開，3號調節閥（GV3）全關，4號調節閥（GV4）參與系統調節。13∶37 EH油泵A運行，電流由33.9 A上升到42 A，EH油油壓由14.14MPa下降至13.93MPa。

14∶31運行檢查發現GV4調門就地振動大，EH油泵電流偏大為44 A，EH油回油濾網差壓高報警閃爍，14∶50將機組進汽方式切成單閥方式運行，15∶04系統EH油油壓低保護動作，聯啟B抗燃油泵，見圖1。兩泵最大電流分別達55.5 A與57.86 A，EH油回油溫度大幅度上升，最高溫度64℃。15∶10關閉GV4調門后，就地GV1振動大。15∶14分機組協調方式切至基礎方式，解除GV1，GV2，GV3自動，開啟EH油回油濾網旁路手動門。

圖1 閥序切換后及EH油壓力低聯啟泵情況

3個高壓調節閥及油管路振動較大，伴隨著高壓導氣管振動。其中GV3在15∶07至15∶25在45%閥位震蕩后GV3全開；GV1在擺動過程中于16∶09突然關回，無法打開；GV2保持全開。

3 故障排查及分析

引起高壓調節閥擺動的原因可能有：

（1）LVDT（線性可變差動變壓器）組件連接件受損[1]，連接件之間間隙過大，引起調節閥振動，由于機組A修投運至今調節閥運行較為平穩，故突然引起多個調節閥劇烈振動的可能性不大。

（2）高壓調節閥安裝時連接螺母安裝不到位，存在閥門調節空行程，引起調節閥振動。機組檢修后至今運行已有一年，未發生該類情況，且該廠往年曾出現過類似的振動，已加大了檢修的檢查力度，故因這一問題引起調節閥劇烈振動的可能性不大。

（3）熱工控制信號故障[2]。伺服閥信號指令線松脫、接觸不良、控制回路指令線松動；連接的信號插頭松動、脫落，LVDT線圈開路或短路引起伺服閥頻繁動作，造成了調節閥及油動機管路振動；經過熱工人員對指令及相關信號進行測量后未發現明顯異常。

（4）一次調頻及功率回路投入引起高壓調節閥振動。一次調頻是指發電機組調速系統的頻率特性所固有的能力能隨電網頻率變化而自動進行頻率調整。其特點是頻率調整速度快。蘭溪發電廠機組曾發生過一次調頻投入導致油管和調節閥振動現象。將機組退出功率回路和一次調頻運行，發現就地調門開動過程中仍存在高壓調節閥及油動機管路振動情況，故可以排除該問題。

（5）伺服閥故障。16∶58關閉GV4油動機進油門在線更換伺服閥，18∶42投入GV4運行，GV4閥門開關全行程活動，油系統穩定。判定引起GV4振動的原因是油動機伺服閥卡澀。

機組運行較長時間，加上EH油油質不合格，油中酸值、Cl-1等化學成分超標，使伺服閥芯的突肩腐蝕，導致伺服閥內泄量增大及伺服閥卡澀，造成調節閥供油及回油的不穩定，閥門及油管路劇烈振動。

為進一步判定伺服閥卡澀的原因，對EH油油質進行測驗，結果見表1。

表1 EH油樣常規測驗報告

測驗報告顯示，EH油油質顆粒度及水分到達運行抗燃油規定的國家標準，且從每個月的油質監督化驗均合格，故可以排除酸值、Cl-1等化學元素對閥芯的腐蝕影響。

（6）供油系統故障。由于系統總體油質合格，則引起伺服閥卡澀的原因極有可能是供油系統的濾網破損造成伺服閥故障，系統油泵出口設置有3μm的過濾器、每臺油動機入口設置有10μm的過濾器、系統有壓回油設置有3μm的過濾器。由于伺服閥滑閥的間隙僅10μm，若油動機過濾器有雜質進入則有可能使伺服閥卡澀，造成故障。對有壓回油濾網進行檢查，發現濾網網壁上有黑色的膠狀物質，判斷為系統供油蓄能器破損的可能性較大。

（7）EH油系統蓄能器破損，導致淤積在蓄能器腔室內的雜質隨氣體大量涌入系統造成系統伺服閥卡澀。逐個排查系統蓄能器，檢查結果如表2所示。

對上述2個蓄能器解體檢查情況如圖2與3所示。

表2 蓄能器檢查結果

圖2 蓄能器底座橡膠托環腐蝕情況

圖3 蓄能器皮囊表面積存的鐵屑、雜物

從圖1歷史曲線上看，13∶37 EH油壓力突降以及EH油泵電流突升，基本可判定為EH油站1號蓄能器內膽皮囊破裂，導致蓄能器內部的氣體夾雜著污染物進入油系統，由于系統在600 MW負荷順閥運行，GV4調節幅度大，所以氣體油液進入GV4伺服閥，導致伺服閥卡卡澀，閥門活動開關閥頻繁，瞬時回油量大，產生EH油油壓回油濾網報警。

在進行伺服閥切換過程中，系統另外3個高壓調節閥均參與調節，由于GV1與GV4的油動機高壓進油在一側，于是GV1接著出現了振動情況。

隨著管路振動及系統擾動，位于13.7m層右側的高壓蓄能器皮囊破裂，使得右側GV2與GV3伺服閥卡澀，繼而引發右側高壓調節閥及油管路振動。

因此，首先要恢復供油液壓系統的的正常。根據廠家提供的調節保安油使用說明書，2個及2個以上蓄能器皮囊破裂，應盡快更換蓄能器，并對系統中皮囊壓力低的蓄能器進行充氮。

4 更換伺服閥

4.1 在線更換的風險

在線更換伺服閥是一項風險較大的工作，查閱相關資料，同類型發電廠在在線更換伺服閥時多次出現過非停事故，根據高壓調節閥控制原理圖，發生非停事件主要原因有：

（1）供油截止門不嚴，在拆卸伺服閥時導致的系統漏流量大，EH油壓力低跳閘。

（2）高壓調節閥油動機OPC（超速保護）油逆止門不嚴，在拆卸伺服閥時OPC油壓力低，OPC動作后調節閥無法使機組跳閘。

（3）油動機有壓回油逆止門不嚴，系統回油量大，漏油多，油箱補油不及時，EH油箱油位低跳閘。

為確保安全的完成伺服閥更換工作，除做好人員防護工作以外，還需要備足系統異常泄露時的EH油供應，以及做好高壓調節閥處于機組高溫高壓管道附近相應的防火工作，最重要的是做好安全判斷工作。

4.2 更換GV1油動機伺服閥

經現場確認1號調門關閉，伺服閥指令發出后無法開啟，關閉油動機進油截止閥，斷開伺服閥信號線，緩慢松開油動機伺服閥固定螺栓，對角2根固定螺栓松開，當另外2根對角螺栓緩慢松開時，發現有大量油流流出，回裝伺服閥緊固螺絲，發現無法緊固，間歇性油流大量涌出，判斷為有壓回油管路回油量大，將備用伺服閥O型密封圈用膠水沾粘牢固后，快速回裝伺服閥，調試GV1全行程，GV1恢復正常。

4.3 更換GV3油動機伺服閥

GV3在調整過程中有管路、閥門劇烈振動的情況。在關閉油動機進油截止閥后，GV3指令在0位，反饋在0.8%～1.3%間振動，在就地發生間歇性的閥門及油動機管路振動的情況，稍開啟油動機進油截止閥，GV3閥門及油動機管路振動頻率加大，同時閥門反饋隨進油門開度加大而增加。

根據上述情況，懷疑油動機下腔室緩沖區仍存有空氣，同時伺服閥卡澀。為確保安全的更換伺服閥，松開油動機有壓回油測量堵頭，用低量程壓力表測量油動機上腔室有壓回油壓力，測得的有壓回油壓力為0，測壓管無油流流出，說明油動機有壓回油逆止閥嚴密；用高量程壓力表測量油動機油缸底部腔室油壓力，發現在測量線裝上后先有少量氣體溢出，同時有間歇性油流流出，測得油動機下腔室壓力0.3~0.8 MPa波動。

油動機進油截止閥關閉后，就地檢查GV3油動機供油管溫度情況，確定油動機進油截止閥隔離嚴密。

可以判定在油動機進油截止閥關閉后，頂開油動機的高壓油源為OPC油逆止門不嚴，油流經0.8mm的節流孔后通過伺服閥進入油缸下腔室，在油動機達到一定開度后，由于伺服閥卡澀（機械零偏跑），腔室內壓力同OPC油壓力平衡，在GV3彈簧操縱座以及腔室內氣體的作用下，油缸腔室內的油流又經過節流孔、逆止門進入OPC油管路，所以發生了油動機管路的振動。

打開油缸下腔室壓力表放油，10 min后，GV3閥位由0.8%~1.3%振動，逐漸加大至4.5%后突然下降到0%，見圖4。同時測量油動機下腔室壓力為0MPa，確認可以開始更換伺服閥。

圖4 油動機下部腔室測壓、放油汽后GV3閥位變化

在更換伺服閥期間，保持油動機下腔室測壓管放油不變。

4.4 GV2油動機情況

GV2在處理其他閥門期間發生了高調門突然關回的情況，于是關閉油動機進油截止閥，斷開伺服閥信號線，但是在10 min后GV2突然全開，之后無法關回，確認GV2油動機進油截止閥隔離嚴密。為關回GV2，采用油動機上腔室及下腔室測壓檢查的方法，檢查發現上腔室壓力為0 MPa，下腔室壓力約14 MPa，遂對油動機下腔室進行測壓管放油，放油0.5 h約20 L后，閥門開度僅有1%變化，見圖5，同時復測測量油動機下腔室壓力為14 MPa。

圖5 GV2在油缸下腔室放油時閥門反饋變化

根據廠家設計油動機全開位時的裝油量為4 L，頂開GV2的油缸壓力最低為8.5 MPa，判定為OPC油逆止門不嚴，油流泄漏量較大，為保證現有機組的安全穩定運行，暫不處理GV2油動機伺服閥，但將GV2油動機連桿同閥門操縱座脫離，GV2閥門在彈簧力作用下強制關閉。機組通過GV1，3，4三個高壓調節閥調節，滿足機組負荷調節需求。

在機組停運后，檢查發現GV2油動機保安油OPC逆止門底座O型圈脫落，對伺服閥檢測發現噴嘴關方向堵塞。

5 結論和建議

造成該機組運行中高、中壓調節汽門及油管路振動大的主要原因，是蓄能器在長達8年的運行過程中，沒有解體檢查，蓄能器橡膠托環、蓄能器皮囊老化腐蝕，蓄能器殼體內部積存的金屬鐵屑等雜物。在EH油油站蓄能器破裂后，隨油流帶入系統，引發伺服閥卡澀，致使調節失靈。

建議在機組基建期間及機組檢修期間加強以下幾個方面的檢查工作。

（1）在基建期或投產1年后，對EH油系統蓄能器進行1次徹底解體檢查，防止系統內金屬雜質以及不合格橡膠密封制品混入系統。

（2）在機組A修過程中，需嚴格控制EH油系統制造、安裝和檢修工藝，及時更換老化、腐蝕的蓄能器皮囊及其他密封件，筒壁清理干凈。

（3）優化EH油系統沖洗工藝。機組檢修期間對EH油系統進行徹底的沖洗，由于在EH油系統沖洗時往往是關閉蓄能器進油門進行的沖洗，故在供油母管至蓄能器管路上容易積存雜質，在蓄能器投運時，隨高壓油進入蓄能器，從而造成皮囊的損壞?？梢栽谙到y沖洗時設置沖洗堵板或段接管，避免雜質積存在蓄能器內。

（4）加強EH油系統用橡膠制品的管控。EH油系統是100%三芳基磷酸酯抗燃油，具有腐蝕性，嚴禁使用丁晴橡膠制品，需采用丁基橡膠或氟橡膠制品及密封件，加強監督管理。

（5）進一步加強EH油油質的監督檢查，避免因酸值、Cl-1含量等監督指標超標引起的伺服閥滑閥的凸肩腐蝕。

（6）將系統的OPC與AST以及ASP油壓力遠傳至CRT上進行有效監視，便于查詢歷史數據。

[1]孫長生，朱北恒，王建強，等.提高電廠熱控系統可靠性技術研究[J].中國電力，2009，40（2）∶56-59.

[2]降愛琴，郝秀芳.數字電液調節與旁路控制系統[M].北京：中國電力出版社，2006.

Cause Analysis and Treatment M easures for Fierce Vibration of H igh-pressure Regulating Valve of 600 MW Units

XU Sheng
（Zhejiang Datang InternationalWushashan Power Generation Co.，Ltd.，Xiangshan Zhejiang 315722，China）

Fierce high-pressure regulating valve and oil pipe vibration occur in operation of 600 MW supercritical unitswith current surge of EH oil pump and the oil pressure decrease.It is detected step by step that the causes are rupture of oil station accumulator and high-pressure oil supply pipeline accumulator，due to which high-pressure gas and other impurities enter into the oil system and cause jam in servo valve of highpressure regulation valve.Through one-by-one test，the corresponding treatmentmethods are determined by state of oil servomotors.The paper expounds online servo valve replacement by isolating oil servomotor，after which oil system goes back into normal operation.

600MW units；accumulator；regulating valve；pipeline vibration;servo valve;online replacement

TK267

B

1007-1881（2016）01-0053-04

2015-06-24

徐升（1987），男，工程師，從事火力發電機組設備管理工作。