汽輪機調節保安系統的常見故障和原因

張 亮

（湖北大峪口化工有限責任公司，湖北荊門 431910）

0 引言

調節保安系統在汽輪機運行過程中發揮著最為重要的保障功能，對故障進行檢修排除的過程，同樣也是保障汽輪機正常工作的過程。由于常見故障的多樣性，要求檢修人員必須對汽輪機和調節保安系統的各個部件及其相互之間的關系、工作原理有比較透徹的了解，在此基礎上，結合實際運行情況，明確故障原因，采取有針對性的措施。

1 汽輪機調節保安系統

在生產企業的日常運行過程中，電站系統的高效穩定運行是企業生產活動的基礎保障，其中汽輪機的應用能夠保障電站高效穩定運行，再加上純低溫余熱設備及發電技術的應用，使得汽輪機發揮的作用愈加顯著。汽輪機主要是通過其中的調節保安系統實現其控制作用。汽輪機的調節保安系統能夠對汽輪機的停機和啟動、危急遮斷器的自動掛鉤、速關閥的試驗以及關閉開啟、手動和電動緊急停機等功能進行有效控制。汽輪機的調節保安系統主要包括兩個部分，其中保安系統的主要構成包括超速保護裝置（危急遮斷器、危急遮斷油門、危急遮斷復位裝置、電超速保安裝置、轉速測量裝置）、磁力斷路油門和潤滑油壓等；調節系統則主要由啟動閥、同步器、旋轉隔板、高中壓油動機、放大器、以及高中壓調節汽門等部套構成。現階段，為了降低汽輪機應用及運行成本費用，同時提高環保性，大多數廠家都已經開始使用DEH（Digital Electric Hydraulic Control System，汽輪機電液控制系統），并應用低壓透平油數字式電液調節系統方式，能夠進一步提高汽輪機運行過程中的可靠性。

2 汽輪機調節系統常見故障及原因

2.1 啟動閥和調速油壓故障

目前，很多汽輪機已經將手輪取消，在實際生產中為了便于作業，使用的是啟動器。但是，在啟動器的實際應用中，有時會發生油動機與主汽門開量不足的問題，這兩種故障的發生是啟動器的啟動油壓低、或者主汽門被提前開啟導致。另外，在連接啟動閥的結構內部存在主活塞，如果沒有將主活塞芯桿的零位與旋轉套筒設定好，也會引起啟動閥故障。汽輪機調速油泵大多具有比較大的容量，這就導致實際生產過程中的調速油壓普遍較高。在進行基建安裝施工時，對泵葉輪要進行車削操作，操作過程中對調速油壓的大小有一定的要求，最大不能超過1.2 MPa，最低不能小于1.1 MPa。但是實際生產中，經常會出現調速油壓超過最大油壓要求的情況。

2.2 油動機故障

汽輪機運行時油動機經常會出現在防火油門打閘卡住之后，汽輪機已經停止運行的情況下，油動機仍然開啟的問題。這是因為在汽輪機停止運行后，主油泵的入口和油動機中的回油兩者之間仍然是相同的，在Ⅰ級注油器的出口位置仍然存在壓力油，這部分壓力是0.1 MPa，由于兩者之間的通道仍然暢通，就會流到油動機的下方位置，最終使油動機發生自動開啟的故障。另外，油動機也會出現提前開啟的問題。如果油動機發生提前開啟故障，運行人員要針對油動機的具體參數和特點，進行有計劃地排查確認。

油動機如果是雙側進油方式，首先要對杠桿的定位孔進行檢查，確認其安裝位置是否符合標準要求；其次要檢查彈簧組中的反饋彈簧是否具有正確的長度。如果彈簧長度沒有問題，就要對錯油門的運行狀況進行檢修，同時還要對繼動器進行解體排查，按照質量標準要求，兩側的油動機之間不能有大于3 mm的開度差，如果實際生產中發現開度差超出標準要求，常見的原因有兩種，一是兩側油動機中的靜反饋彈簧的剛度不一致，且差異比較大；二是在安裝動反饋彈簧時左右兩邊的安裝高度有較大的差異。如果油動機出現開度差過大的現象，檢修人員要以供應商提供的標準曲線作為基準，對不同位置的油動機進行靜態曲線分析，以明確具體原因，并加以改善。

如果汽輪機調節保安系統進油方式使用的是單側進油，為了令兩邊的油動機能夠實現開度同步，可以對靜反饋彈簧自身的動圈數進行適當的調整，將靜反饋的彈簧剛度調整到相同水平。反之，如果汽輪機調節保安系統進油方式使用的是雙側進油，就要根據靜態特性曲線的具體表現，選擇相應的檢修措施。如果靜態特性曲線與標準曲線有相同斜率，就要對動反饋彈簧的實際安裝高度進行適當調整，令其符合相關標準。如果靜態特性曲線與標準曲線斜率不一致，就要對靜彈簧組和動彈簧組進行統一更換。

3 汽輪機保安系統常見故障及原因

3.1 安全油壓異常

汽輪機保安系統安全油壓發生異常，主要由以下3方面因素導致。

（1）在汽輪機運行過程中，有時啟動閥會發生故障，影響安全油壓出現異常。導致啟動閥故障的原因通常包括3個方面：①調速油需要形成安全油輸出給保安系統運行使用，但實際運行過程中如果發生口徑堵塞問題，就會導致安全油無法形成，或者形成的安全油的壓力無法滿足使用標準；②如果啟動閥的外殼與輔助活塞之間的距離太小，或者空隙中掉落有雜物，就會導致兩者之間運行出現卡澀，此時可以對啟動閥進行緩慢旋轉，直至輔助閥發出輕微響動，表示輔助活塞已經正常運作；③如果出現輔助活塞中沒有調速油流入，安全油無法形成的狀況，很可能是因為輔助活塞的位置旋轉了180°，或者輔助活塞安裝時裝反導致。

（2）如果DEH控制站輸出的指令發生錯誤，或者電磁閥接線時存在操作失誤導致接線錯誤，也會導致安全油壓出現異常情況。

（3）如果主汽門操縱座發生異常，也會引發安全油無法形成，或者形成的安全油壓力過小無法正常使用的問題。此時大多是因為操縱座下方位置上的托盤在上升到指定位置形成密封空間時出現異常，密封空間無法形成或者密封性過低。發生這種故障的原因：①在對托盤接合面進行研磨時，沒有實現符合標準要求的研磨性能，最終導致密封性無法符合要求，引起安全油壓偏低；②組裝主汽門操縱座時沒有按照安裝施工標準操作，最終導致無法發揮預期作用；③如果托盤銅套尺寸與其他部套不相符，組裝完成后發生卡澀現象，也會導致安全油壓過低問題。

3.2 主汽門異常

在汽輪機調節保安系統運行過程中，有時會出現主汽門關閉速度過于緩慢的情況。主汽門異常主要有3個方面的原因：①緩沖油經過緩沖活塞時，如果回油口中有雜物堵塞或發生錯位，就會影響復位過程中緩沖活塞的正常動作，最終導致回油困難，影響主汽門的關閉速度；②如果緩沖活塞的尺寸不符合標準要求或空隙太小，也會引發這一問題；③汽輪機調節保安系統運行過程中的油壓最高不能超過1.2 MPa，最低不能低于1.1 MPa。但是實際運行過程中，如果調速油壓不符合標準要求，低于1.1 MPa時，會發生主汽門關閉過慢的現象，尤其是在關閉的后期階段，異常現象更為明顯。

4 部件異常故障及原因

日常運行期間，汽輪機調節保安系統的各個部件經常會發生各種各樣的異常現象，對于汽輪機調節保安系統的高效穩定運行產生不良影響。如果發生異常情況，檢修人員要結合實際和檢修經驗，憑借專業的理論知識，采取針對性的措施進行故障排除。

（1）如果油動機運行中擺動幅度過大，說明液壓調節系統的油壓出現了異常波動，此時，需要重點檢測各個部位的油壓，確認其是否符合運行標準要求。另外，主油泵的出口油壓對于油動機運行尤為重要，必須進行重點確認和檢查。

（2）如果調節系統發生不正常的擺動，可能是油動機局部位置發生了一定的磨損，調節系統無法準確獲取機組的運行狀況信息，進而無法進行正確的反饋，最終導致調節系統發生異常擺動。這主要是因為機組長時間在較大的負荷下運行，油動機的斜面反饋機構，會由于持續的外力作用而逐漸磨損。另一方面，調節機構的結構尺寸規范性也會對調節系統的運行穩定性造成影響。如果調節氣閥發生跳動，會引發調節系統的異常擺動，導致調節氣閥出現異常跳動的可能原因有3個：①氣閥中的彈簧缺乏足夠的緊力，此時如果外界施加的壓力發生變化，就會出現動作不良現象，導致調節系統異常擺動；②調整汽閥門時對重疊度沒有進行相應的調整，啟動調節氣閥時就會有某些部件發生異常振動現象；③調節氣閥型線的具體性能不符合標準，或者節流錐出現了一定的磨損，會導致在外界沒有負載作用于汽輪機時發生較大幅度的擺動。

5 結語

由于汽輪機調節保安系統的構成和工作運行涉及到多個專業領域的內容，在實際故障排除工作中，要求運行人員和檢修人員具有高專業素養的同時，還要結合運行中的實際情況和故障排除經驗，應用多種技術方法進行綜合排查，以便汽輪機遇到調節系統失靈或其他事故時，能及時動作、迅速停機，避免造成設備損壞等事故。提高工作效率，以保證企業正常生產。