汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的常見(jiàn)故障和原因

張 亮

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北荊門(mén) 431910）

0 引言

調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮著最為重要的保障功能，對(duì)故障進(jìn)行檢修排除的過(guò)程，同樣也是保障汽輪機(jī)正常工作的過(guò)程。由于常見(jiàn)故障的多樣性，要求檢修人員必須對(duì)汽輪機(jī)和調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的各個(gè)部件及其相互之間的關(guān)系、工作原理有比較透徹的了解，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，明確故障原因，采取有針對(duì)性的措施。

1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)

在生產(chǎn)企業(yè)的日常運(yùn)行過(guò)程中，電站系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行是企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)保障，其中汽輪機(jī)的應(yīng)用能夠保障電站高效穩(wěn)定運(yùn)行，再加上純低溫余熱設(shè)備及發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，使得汽輪機(jī)發(fā)揮的作用愈加顯著。汽輪機(jī)主要是通過(guò)其中的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其控制作用。汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)能夠?qū)ζ啓C(jī)的停機(jī)和啟動(dòng)、危急遮斷器的自動(dòng)掛鉤、速關(guān)閥的試驗(yàn)以及關(guān)閉開(kāi)啟、手動(dòng)和電動(dòng)緊急停機(jī)等功能進(jìn)行有效控制。汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分，其中保安系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括超速保護(hù)裝置（危急遮斷器、危急遮斷油門(mén)、危急遮斷復(fù)位裝置、電超速保安裝置、轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置）、磁力斷路油門(mén)和潤(rùn)滑油壓等；調(diào)節(jié)系統(tǒng)則主要由啟動(dòng)閥、同步器、旋轉(zhuǎn)隔板、高中壓油動(dòng)機(jī)、放大器、以及高中壓調(diào)節(jié)汽門(mén)等部套構(gòu)成。現(xiàn)階段，為了降低汽輪機(jī)應(yīng)用及運(yùn)行成本費(fèi)用，同時(shí)提高環(huán)保性，大多數(shù)廠(chǎng)家都已經(jīng)開(kāi)始使用DEH（Digital Electric Hydraulic Control System，汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)），并應(yīng)用低壓透平油數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)方式，能夠進(jìn)一步提高汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的可靠性。

2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)常見(jiàn)故障及原因

2.1 啟動(dòng)閥和調(diào)速油壓故障

目前，很多汽輪機(jī)已經(jīng)將手輪取消，在實(shí)際生產(chǎn)中為了便于作業(yè)，使用的是啟動(dòng)器。但是，在啟動(dòng)器的實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)會(huì)發(fā)生油動(dòng)機(jī)與主汽門(mén)開(kāi)量不足的問(wèn)題，這兩種故障的發(fā)生是啟動(dòng)器的啟動(dòng)油壓低、或者主汽門(mén)被提前開(kāi)啟導(dǎo)致。另外，在連接啟動(dòng)閥的結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在主活塞，如果沒(méi)有將主活塞芯桿的零位與旋轉(zhuǎn)套筒設(shè)定好，也會(huì)引起啟動(dòng)閥故障。汽輪機(jī)調(diào)速油泵大多具有比較大的容量，這就導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的調(diào)速油壓普遍較高。在進(jìn)行基建安裝施工時(shí)，對(duì)泵葉輪要進(jìn)行車(chē)削操作，操作過(guò)程中對(duì)調(diào)速油壓的大小有一定的要求，最大不能超過(guò)1.2 MPa，最低不能小于1.1 MPa。但是實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)調(diào)速油壓超過(guò)最大油壓要求的情況。

2.2 油動(dòng)機(jī)故障

汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)油動(dòng)機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在防火油門(mén)打閘卡住之后，汽輪機(jī)已經(jīng)停止運(yùn)行的情況下，油動(dòng)機(jī)仍然開(kāi)啟的問(wèn)題。這是因?yàn)樵谄啓C(jī)停止運(yùn)行后，主油泵的入口和油動(dòng)機(jī)中的回油兩者之間仍然是相同的，在Ⅰ級(jí)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(huì)流到油動(dòng)機(jī)的下方位置，最終使油動(dòng)機(jī)發(fā)生自動(dòng)開(kāi)啟的故障。另外，油動(dòng)機(jī)也會(huì)出現(xiàn)提前開(kāi)啟的問(wèn)題。如果油動(dòng)機(jī)發(fā)生提前開(kāi)啟故障，運(yùn)行人員要針對(duì)油動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)和特點(diǎn)，進(jìn)行有計(jì)劃地排查確認(rèn)。

油動(dòng)機(jī)如果是雙側(cè)進(jìn)油方式，首先要對(duì)杠桿的定位孔進(jìn)行檢查，確認(rèn)其安裝位置是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求；其次要檢查彈簧組中的反饋彈簧是否具有正確的長(zhǎng)度。如果彈簧長(zhǎng)度沒(méi)有問(wèn)題，就要對(duì)錯(cuò)油門(mén)的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢修，同時(shí)還要對(duì)繼動(dòng)器進(jìn)行解體排查，按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，兩側(cè)的油動(dòng)機(jī)之間不能有大于3 mm的開(kāi)度差，如果實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)開(kāi)度差超出標(biāo)準(zhǔn)要求，常見(jiàn)的原因有兩種，一是兩側(cè)油動(dòng)機(jī)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(dòng)反饋彈簧時(shí)左右兩邊的安裝高度有較大的差異。如果油動(dòng)機(jī)出現(xiàn)開(kāi)度差過(guò)大的現(xiàn)象，檢修人員要以供應(yīng)商提供的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)作為基準(zhǔn)，對(duì)不同位置的油動(dòng)機(jī)進(jìn)行靜態(tài)曲線(xiàn)分析，以明確具體原因，并加以改善。

如果汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)進(jìn)油方式使用的是單側(cè)進(jìn)油，為了令兩邊的油動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)度同步，可以對(duì)靜反饋彈簧自身的動(dòng)圈數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將靜反饋的彈簧剛度調(diào)整到相同水平。反之，如果汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)進(jìn)油方式使用的是雙側(cè)進(jìn)油，就要根據(jù)靜態(tài)特性曲線(xiàn)的具體表現(xiàn)，選擇相應(yīng)的檢修措施。如果靜態(tài)特性曲線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)有相同斜率，就要對(duì)動(dòng)反饋彈簧的實(shí)際安裝高度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，令其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如果靜態(tài)特性曲線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)斜率不一致，就要對(duì)靜彈簧組和動(dòng)彈簧組進(jìn)行統(tǒng)一更換。

3 汽輪機(jī)保安系統(tǒng)常見(jiàn)故障及原因

3.1 安全油壓異常

汽輪機(jī)保安系統(tǒng)安全油壓發(fā)生異常，主要由以下3方面因素導(dǎo)致。

（1）在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)啟動(dòng)閥會(huì)發(fā)生故障，影響安全油壓出現(xiàn)異常。導(dǎo)致啟動(dòng)閥故障的原因通常包括3個(gè)方面：①調(diào)速油需要形成安全油輸出給保安系統(tǒng)運(yùn)行使用，但實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中如果發(fā)生口徑堵塞問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致安全油無(wú)法形成，或者形成的安全油的壓力無(wú)法滿(mǎn)足使用標(biāo)準(zhǔn)；②如果啟動(dòng)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(huì)導(dǎo)致兩者之間運(yùn)行出現(xiàn)卡澀，此時(shí)可以對(duì)啟動(dòng)閥進(jìn)行緩慢旋轉(zhuǎn)，直至輔助閥發(fā)出輕微響動(dòng)，表示輔助活塞已經(jīng)正常運(yùn)作；③如果出現(xiàn)輔助活塞中沒(méi)有調(diào)速油流入，安全油無(wú)法形成的狀況，很可能是因?yàn)檩o助活塞的位置旋轉(zhuǎn)了180°，或者輔助活塞安裝時(shí)裝反導(dǎo)致。

（2）如果DEH控制站輸出的指令發(fā)生錯(cuò)誤，或者電磁閥接線(xiàn)時(shí)存在操作失誤導(dǎo)致接線(xiàn)錯(cuò)誤，也會(huì)導(dǎo)致安全油壓出現(xiàn)異常情況。

（3）如果主汽門(mén)操縱座發(fā)生異常，也會(huì)引發(fā)安全油無(wú)法形成，或者形成的安全油壓力過(guò)小無(wú)法正常使用的問(wèn)題。此時(shí)大多是因?yàn)椴倏v座下方位置上的托盤(pán)在上升到指定位置形成密封空間時(shí)出現(xiàn)異常，密封空間無(wú)法形成或者密封性過(guò)低。發(fā)生這種故障的原因：①在對(duì)托盤(pán)接合面進(jìn)行研磨時(shí)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的研磨性能，最終導(dǎo)致密封性無(wú)法符合要求，引起安全油壓偏低；②組裝主汽門(mén)操縱座時(shí)沒(méi)有按照安裝施工標(biāo)準(zhǔn)操作，最終導(dǎo)致無(wú)法發(fā)揮預(yù)期作用；③如果托盤(pán)銅套尺寸與其他部套不相符，組裝完成后發(fā)生卡澀現(xiàn)象，也會(huì)導(dǎo)致安全油壓過(guò)低問(wèn)題。

3.2 主汽門(mén)異常

在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)主汽門(mén)關(guān)閉速度過(guò)于緩慢的情況。主汽門(mén)異常主要有3個(gè)方面的原因：①緩沖油經(jīng)過(guò)緩沖活塞時(shí)，如果回油口中有雜物堵塞或發(fā)生錯(cuò)位，就會(huì)影響復(fù)位過(guò)程中緩沖活塞的正常動(dòng)作，最終導(dǎo)致回油困難，影響主汽門(mén)的關(guān)閉速度；②如果緩沖活塞的尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)要求或空隙太小，也會(huì)引發(fā)這一問(wèn)題；③汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的油壓最高不能超過(guò)1.2 MPa，最低不能低于1.1 MPa。但是實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，如果調(diào)速油壓不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，低于1.1 MPa時(shí)，會(huì)發(fā)生主汽門(mén)關(guān)閉過(guò)慢的現(xiàn)象，尤其是在關(guān)閉的后期階段，異常現(xiàn)象更為明顯。

4 部件異常故障及原因

日常運(yùn)行期間，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的各個(gè)部件經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種各樣的異常現(xiàn)象，對(duì)于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。如果發(fā)生異常情況，檢修人員要結(jié)合實(shí)際和檢修經(jīng)驗(yàn)，憑借專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)，采取針對(duì)性的措施進(jìn)行故障排除。

（1）如果油動(dòng)機(jī)運(yùn)行中擺動(dòng)幅度過(guò)大，說(shuō)明液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的油壓出現(xiàn)了異常波動(dòng)，此時(shí)，需要重點(diǎn)檢測(cè)各個(gè)部位的油壓，確認(rèn)其是否符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，主油泵的出口油壓對(duì)于油動(dòng)機(jī)運(yùn)行尤為重要，必須進(jìn)行重點(diǎn)確認(rèn)和檢查。

（2）如果調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生不正常的擺動(dòng)，可能是油動(dòng)機(jī)局部位置發(fā)生了一定的磨損，調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)法準(zhǔn)確獲取機(jī)組的運(yùn)行狀況信息，進(jìn)而無(wú)法進(jìn)行正確的反饋，最終導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生異常擺動(dòng)。這主要是因?yàn)闄C(jī)組長(zhǎng)時(shí)間在較大的負(fù)荷下運(yùn)行，油動(dòng)機(jī)的斜面反饋機(jī)構(gòu)，會(huì)由于持續(xù)的外力作用而逐漸磨損。另一方面，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸規(guī)范性也會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性造成影響。如果調(diào)節(jié)氣閥發(fā)生跳動(dòng)，會(huì)引發(fā)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的異常擺動(dòng)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)氣閥出現(xiàn)異常跳動(dòng)的可能原因有3個(gè)：①氣閥中的彈簧缺乏足夠的緊力，此時(shí)如果外界施加的壓力發(fā)生變化，就會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作不良現(xiàn)象，導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)異常擺動(dòng)；②調(diào)整汽閥門(mén)時(shí)對(duì)重疊度沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，啟動(dòng)調(diào)節(jié)氣閥時(shí)就會(huì)有某些部件發(fā)生異常振動(dòng)現(xiàn)象；③調(diào)節(jié)氣閥型線(xiàn)的具體性能不符合標(biāo)準(zhǔn)，或者節(jié)流錐出現(xiàn)了一定的磨損，會(huì)導(dǎo)致在外界沒(méi)有負(fù)載作用于汽輪機(jī)時(shí)發(fā)生較大幅度的擺動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

由于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的構(gòu)成和工作運(yùn)行涉及到多個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的內(nèi)容，在實(shí)際故障排除工作中，要求運(yùn)行人員和檢修人員具有高專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的同時(shí)，還要結(jié)合運(yùn)行中的實(shí)際情況和故障排除經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用多種技術(shù)方法進(jìn)行綜合排查，以便汽輪機(jī)遇到調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈或其他事故時(shí)，能及時(shí)動(dòng)作、迅速停機(jī)，避免造成設(shè)備損壞等事故。提高工作效率，以保證企業(yè)正常生產(chǎn)。