某電廠液控蝶閥控制油站油泵頻繁啟動故障分析與處理

趙 超 顏 喜 孟 禮 朱 建

1.江蘇闞山發電有限公司 江蘇 徐州 221011；

2.華電電力科學研究院有限公司 浙江 杭州 310030；

背景

某600 MW 超超臨界燃煤發電機組每臺機組配有兩臺循環水泵,循環水泵出口配套液控蝶閥。液控蝶閥要求順序啟動,循環水泵啟動前先快開閥門15%后,在緩慢開啟液控蝶閥至全開位置。驅動蝶閥開關的執行機構為單桿雙回路油動機。油動機動力油壓建立和維持配置有液壓控制油站,液壓控制油站包括油泵組、手動泵、蓄能器、電磁閥、插裝閥、油箱等零部件[1]。

1 問題描述

2019年8月5日,檢修人員發現油站油泵組頻繁啟動,油壓升高至17MPa歷時45s,油泵停運后油壓立即開始下降,至14.5 Mpa歷時56s,如下圖所示。打開油站上部回油口,在油泵組和閥門狀態不變的條件下,可以觀察到約占回油管1/3油位的回油量進入油箱里,現場初步判斷,控制油系統中有內漏泄壓造成母管油壓力無法維持。

2 原因分析

2.1 液控蝶閥控制組件內卡澀

a)解體檢查開、關電磁閥,未見明顯異常,清洗后回裝無作用。

b)溢流閥解體后進行清洗,回裝時,將溢流閥全開緩慢調整壓力至正常范圍內,溢流閥功能正常,排除內漏或者卡澀不到位的可能性。

c)解體液控插裝閥,檢查各零部件包括彈簧、插裝閥芯、O 型圈等,均未見異常。

2.2 蓄能器充氮壓力不足

2.2.1 對蓄能器進行測壓顯示,壓力最高為4MPa,充氮壓力不足造成無法維持系統壓力。可作為油壓建立異常的原因之一,然而,充氮壓力至8MPa,投運兩臺蓄能器后,系統壓力仍維持不住。

2.3 油動機內部泄油 為了準確判斷油動機和液控蝶閥控制組件具體泄漏位置,如下圖所示,在閥門關閉,油動機0行程時,在開閥進油管路臨時增加隔離閥。再次啟動油泵至17MPa后,關閉臨時隔離閥,打開油站上部的回油口,發現無明顯回油,母管油壓力最終穩定在15.2MPa。

這表明,在隔離了油動機進、回油管路后,系統油壓可以維持穩定,不存在泄油。同時,油動機活塞兩側油缸竄油,活塞密封圈老化損壞是造成壓力維持不住的根本原因。

3 故障處理

由于機組在運行期間,閥門必須在全關位置,因此任何缺陷的處理都需要確保閥門全關,避免循環水母管水流回至循泵入口,造成循環水流量下降,循泵倒轉,更嚴重的是冷卻水流量低造成凝汽器真空度下降,機組跳閘的風險。

必須始終保證蝶閥處于全關位置,避免母管循環水回流至#2循泵造成循環水流量下降,循泵倒轉。使用鋼絲繩一端將液壓傳動連桿綁固,另一端穿過蝶閥起吊孔與5T手拉葫蘆連接,葫蘆整體生根點為蝶閥支撐基礎處。

通過就地控制柜把#2循泵液控蝶閥切至就地位置,停運液壓油站油泵,手動開啟蓄能器壓力油泄壓閥,待就地油壓顯示為0MPa后,對循泵坑液壓油缸進行拆解工作。如果人員撤離工作地點,孔洞處的格柵板和安全措施必須恢復。

泄壓后,首先液壓油缸兩端的開關油高壓軟管,用12mm 內六角扳手拆解液控蝶閥外側支撐架,將油缸活塞桿與搖臂連接的柱銷端部露出來,這樣才方便取出柱銷。其次,拆下柱銷上的卡簧。現場檢查發現,柱銷安裝時,管道側為凸肩結構,支架側為卡簧固定,因管道側軸線方向位置局限,因此,需要破壞掉凸肩結構,保持和柱銷同直徑大小,從支架側抽柱銷。

在抽出柱銷后,進一步對油動機吊裝、移位、拆除。拆除油動機后進行解體檢查情況:活塞桿表面無劃痕,無嚴重銹蝕。活塞桿彎曲變形值符合設計規定值。

活塞桿密封件失效,油桿腔室和無油桿腔室的密封全部老化破損,造成油缸竄油。

在拆裝油動機的同時,對油站進行濾油工作,對工作液壓油YB-N46耐磨抗壓油按照NASH 標準顆粒度等級不高于8級。化驗合格后方可注油調試。將油動機行程恢復至0位后,接開、關高壓油管路接頭。核對油泵轉動方向,點動檢查。關閉壓力泄壓閥,打開溢流閥,在低壓(1.5MPa)運行5分鐘左右。待油泵運行正常后逐步調整溢流閥使壓力逐級升高,每一等級要求穩定2-3分鐘。當壓力升至18MPa時,將溢流閥調節桿上的并帽鎖死。打開蓄能器進口截止閥,觀察壓力是否在14.5-17MPa范圍內。回裝指針盤將液控蝶閥切換至聯動位,停運循環水泵,檢查液控蝶閥關閉是否正常。

如下圖所示,在持續觀察90min后,壓力維持穩定在15.2MPa,在正常范圍內。

圖1 更換油動機活塞密封件后油壓調試記錄

4 結論

液控蝶閥控制系統回路復雜,油壓不穩定或者油泵頻繁啟動的因素較多,在分析和判斷故障時,將模塊組件和油缸、蓄能器進行臨時隔離后,可有效地查明了根本原因。

單一的油壓高低值判斷不利于觀察液控蝶閥的實際狀況及油泵的運行情況；在DCS 畫面,液控蝶閥油泵的油壓無顯示及無歷史趨勢查詢,不利于對當前液控蝶閥油壓的監視和故障分析。因此,建議就地壓力開關改成壓力變送器信號送至DCS,實時顯示并進入歷史趨勢,通過DCS邏輯判斷壓力高、壓力低,將信號送回就地PLC 作為油泵聯鎖啟停的條件,同時聲光報警增加油泵電機運行且壓力異常報警[2]。

由于密封件老化壽命約10年左右,目前某電廠運行時間接近10年,對于橡膠密封元件,需要按照壽命情況及時檢查、更換。