電動汽輪循環(huán)水泵速關(guān)控制裝置故障分析及處理

鄭建軍 汪可 李銀 陳國明 趙鵬飛 夏玉坤 徐強

摘要：速關(guān)控制裝置是電動汽輪循環(huán)水泵安全保護系統(tǒng)的重要組成部分。在某次運行前狀態(tài)檢查中，發(fā)現(xiàn)無法建立速關(guān)閥油，無法打開速關(guān)閥。通過對設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理的分析，制定排查方案，找到了故障原因，采取相應(yīng)的措施后，解決問題從而保證了循環(huán)水泵的安全運行。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水泵;速關(guān);故障分析

中圖分類號：TK267 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0133-02

0 ?引言

速關(guān)控制裝置是電動汽輪循環(huán)水泵汽輪機保安系統(tǒng)和油路系統(tǒng)的集合。速關(guān)控制裝置通過控制相應(yīng)的電磁閥工作，讓速關(guān)閥快速關(guān)閉，從而實現(xiàn)在緊急時刻立刻隔斷汽輪機的進汽，使機組快速停機。正常情況下，速關(guān)閥應(yīng)在1S內(nèi)關(guān)閉。同時實現(xiàn)循環(huán)水泵的就地和遠程正常啟動、緊急停機、速關(guān)閥在線試驗等功能。

1 ?故障現(xiàn)象

在某次電動汽輪循環(huán)水泵運行前狀態(tài)檢查中，調(diào)節(jié)油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)正常運行，按照運行規(guī)程建立啟動油，2s后啟動油壓力表顯示為0.65MPa，隨后建立速關(guān)油，速關(guān)油壓力表無顯示，速關(guān)閥無法打開。

2 ?主要結(jié)構(gòu)

速關(guān)控制裝置主要有電磁閥部分和速關(guān)閥體部分。電磁閥部分裝配在電動汽輪循環(huán)水泵汽輪機蒸氣室前部。電磁閥分為手動停機電磁閥、電動停機電磁閥、啟動電磁閥、關(guān)閉電磁閥以及在線試驗閥。電磁閥部分有由殼體、電磁閥、手動換向閥、擋板、銷軸、密封墊圈及緊固件等組成。速關(guān)閥體為液壓式結(jié)構(gòu)，水平裝配在汽輪機進汽室側(cè)面，主要由閥體和油缸兩部分構(gòu)成。閥體部分主要由閥殼、閥座、閥碟、閥桿、閥蓋、蒸汽濾網(wǎng)及緊固件等組成;油缸部分主要由油缸殼體、活塞、彈簧、端蓋、密封圈及緊固件等組成。

速關(guān)控制裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 ?工作原理

汽輪機停機時速關(guān)閥為關(guān)閉狀態(tài)，起動和正常運行時為全開狀態(tài)。速關(guān)閥關(guān)閉時，新蒸汽經(jīng)蒸汽濾網(wǎng)（32）通至閥碟（2）前的腔室，閥碟在蒸汽壓力和油缸彈簧（23）關(guān)閉力作用下被緊壓在閥座（1）上，新蒸汽進入汽輪機通流部分的通路被切斷。閥碟中裝有壓緊螺母（34），壓緊螺母與閥桿（3）之間有一定的間隙，閥桿與村套（5）及套筒（33）的密封面適當(dāng)貼合，閥桿向外拉伸過空行程時，蒸汽通過閥碟內(nèi)部小孔進入調(diào)節(jié)汽閥腔室內(nèi)，速關(guān)閥在開啟過程中調(diào)節(jié)汽閥一直處在關(guān)閉狀態(tài)，閥碟前后的壓力很快趨于平衡，閥碟開啟的提升力大為減小。空行程走完后，閥桿帶動蝶閥向外開啟。（圖2）

油缸部分是速關(guān)閥開啟和關(guān)閉的執(zhí)行機構(gòu)。開啟速關(guān)閥時，啟動油F進入活塞（22）右端，活塞在油壓作用下克服彈簧（23）力被壓向活塞盤（24），使活塞與活塞盤的密封面相接觸，之后速關(guān)油E進入活塞盤左側(cè)，隨著活塞盤左側(cè)速關(guān)油壓的建立，啟動油開始有控制的泄放，活塞盤和活塞在兩側(cè)油壓差作用下，持續(xù)向右移動直到被試驗活塞（20）限位，閥桿右端與活塞盤連接一起，活塞盤移動的同時速關(guān)閥也隨之開啟。

4 ?原因分析

針對本機，結(jié)合速關(guān)控制裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，分析速關(guān)閥無法打開的原因：

4.1 停機電磁閥電源故障

本機組停機電磁閥采用的是常開（NO）設(shè)置。即在正常狀態(tài)時，停機電磁閥不帶電。當(dāng)停機電磁閥接通電源信號后，停機電磁閥動作并切斷通向停機泄荷閥的控制油源，這時控制油與回油接通，停機泄荷閥開啟，速關(guān)油泄壓，速關(guān)閥迅速關(guān)閉。

本裝置中電動停機電磁閥有兩個，停機電磁閥均接收控制回路中繼電器電源信號。控制回路中中間繼電器KA1、KA2、KA3對應(yīng)滑油總管3路油壓信號，當(dāng)出現(xiàn)三選二低油壓信號時，中間繼電器就會通電，從而造成停機電磁閥帶電。

4.2 速關(guān)閥閥桿卡澀

速關(guān)閥閥桿中間上有行程盤（30），右端與活塞盤（24）連接。行程盤通過螺釘連接行程限位桿形成整體;兩滑環(huán)通過螺釘固定在速關(guān)閥缸體背面，行程限位桿穿過兩滑環(huán)，可在滑環(huán)內(nèi)自由左右移動。

長期高溫環(huán)境下，高溫蠕變造成速關(guān)閥閥桿一定彎曲，使閥桿與村套、套筒間隙變小;蒸汽管道內(nèi)的機械雜質(zhì)隨蒸汽進入速關(guān)閥座，造成閥桿與閥座卡澀;蒸汽品質(zhì)不佳而產(chǎn)生的鹽垢使閥桿銹蝕或者卡澀;行程限位桿與滑環(huán)間隙過小或被異物卡死，均會導(dǎo)致摩擦力增大，而在活塞兩側(cè)油壓一定的情況下，使得速關(guān)閥活塞開啟力相對減小，從而造成無法打開速關(guān)閥。

4.3 速關(guān)閥油缸內(nèi)故障

壓力油通過電磁閥（手動停機電磁閥、電動停機電磁閥、啟動電磁閥），經(jīng)過相應(yīng)的管路，形成相應(yīng)的啟動油和速關(guān)油后，進入速關(guān)閥內(nèi)油缸相應(yīng)部分，從而打開速關(guān)閥。

速關(guān)油缸進油口T及通道被異物堵塞，導(dǎo)致進油不暢，油量和油壓減少，速關(guān)油壓力不足以推動活塞;速關(guān)閥活塞盤左側(cè)油缸內(nèi)的O密封圈損壞，導(dǎo)致速關(guān)油外泄，速關(guān)油壓力不足;速關(guān)閥油缸與油缸殼體間隙太小，摩擦阻力增大;油質(zhì)劣化，產(chǎn)生大量油垢引起銹蝕卡澀;油系統(tǒng)中因濾網(wǎng)破損、機械磨損等原因造成的機械雜質(zhì)從而引起速關(guān)閥內(nèi)動作受阻，以及彈簧故障的原因最終都會使得活塞盤和活塞兩側(cè)油壓差作用減小，無法向右移動打開速關(guān)閥。

而工作蒸汽品質(zhì)24小時在線分析，每天線下分析一次，電動汽輪循環(huán)水泵工作期間未發(fā)生過蒸汽品質(zhì)不符要求的情況，每月會對油倉進行取樣送檢，油品均滿足使用要求。現(xiàn)場實際工作的壓力油通過油泵增壓，經(jīng)冷卻器前過濾器、油冷器、冷卻器后過濾器后進入相應(yīng)電磁閥，最后進入相應(yīng)的油缸。壓力油前后經(jīng)過兩道濾網(wǎng)后，進入油缸發(fā)生堵塞的可能性較小，而油缸內(nèi)密封圈、油缸內(nèi)間隙、彈簧故障的原因需要進行油缸解體才能判斷，設(shè)備經(jīng)出廠時已經(jīng)經(jīng)過嚴格檢查，安裝調(diào)試期間均能正常動作，設(shè)備維護保養(yǎng)都嚴格按照廠家要求進行，定期檢查均無異常，據(jù)此該設(shè)備出現(xiàn)問題概率相對較小，只有在無法找到原因時才進行解體檢查。

5 ?排查方法

5.1 檢查閥及電氣控制回路

首先，查詢歷史記錄，了解并檢查是否更換電磁閥設(shè)置。然后，檢查三個滑油總管油壓壓力傳感器是否正常，如有損壞，及時更換損壞壓力傳感器。檢查三路控制線路是否保持正常，確保信號準確無誤。

5.2 檢查速關(guān)閥閥桿

首先檢查兩滑環(huán)、行程盤是否被異物堵塞、行程限位桿是否生銹卡死，檢查緊固螺釘是否松動變形，其次使用油標卡尺測量滑環(huán)長度、孔距、孔徑測量、行程桿長度與直徑。必要時增大滑環(huán)孔徑，減小滑環(huán)間距，減小行程桿長度和直徑，保證行程盤與行程桿安裝在同一水平線。

5.3 解體速關(guān)閥

首先，拆除油缸的速關(guān)油、啟動油、試驗油進口管路、回油管路，拆下蒸汽進氣接管，取下油缸部分和閥體部分。其次，檢查油缸內(nèi)O密封圈狀態(tài)，清洗缸內(nèi)流通各壁面，檢查缸內(nèi)各零部件狀態(tài)，測量并調(diào)整缸內(nèi)各零部件間隙，必要時進行更換。最后，檢查閥體內(nèi)閥座、閥桿、碟閥情況，測量并調(diào)整閥桿與村套及套筒的間隙，必要時調(diào)整間隙。

6 ?排查結(jié)果

通過查詢歷史記錄，了解無任何人員修改電磁閥設(shè)置。檢查滑油總管三個油壓壓力傳感器都完好，依次對三路控制線路接通24V電壓，三路控制回路顯示正常。

檢查發(fā)現(xiàn)行程盤上有少量玻璃棉渣，兩滑環(huán)上有較厚的油漆，緊固螺釘完好，沒有松動，通過拆卸行程限位桿，測量得出行程桿長度27.75cm，桿徑10.75mm，滑環(huán)孔徑12.65mm，兩滑環(huán)孔距12.05cm，滿足使用要求。判斷為工人施工時防護不周，施工完后沒有及時清理，造成速關(guān)閥行程桿被保溫棉、涂刷的油漆等雜質(zhì)卡死，行程桿的滑環(huán)咬死，行程桿無法來回活動，速關(guān)閥不能正常工作。最后經(jīng)過機加更換行程限位桿后，問題得到解決。

7 ?總結(jié)

本文簡述了電動汽輪循環(huán)水泵速關(guān)控制裝置運行過程中發(fā)現(xiàn)的問題現(xiàn)象，對故障的原因進行了分析，并進行了相應(yīng)的排查處理，使現(xiàn)場問題得到解決，并采取以下措施以防止發(fā)生相應(yīng)的故障：

①根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在速關(guān)閥體正上方加裝400*400mm防護罩并固定，防止各類施工時，設(shè)備及周圍異物進入行程盤及滑環(huán)里，雜物纏繞在行程連桿上。

②定期對行程連桿除銹、涂抹潤滑油進行保養(yǎng)，當(dāng)行程連桿活動困難，必要時對行程連桿進行更換。定期對電氣控制回路進行檢查，電磁閥狀態(tài)進行檢查，必要時更換電磁閥、壓力傳感器以保證設(shè)備滿足使用要求。

③設(shè)備暖機、升速過程中，必須嚴格按要求進行升溫、升壓、暖管、沖轉(zhuǎn)，避免零部件受熱不均，熱漲異常而損壞設(shè)備。設(shè)備停運期間，定期開展速關(guān)控制裝置冷態(tài)試驗，以保證能實現(xiàn)正常啟動、緊急停機、速關(guān)閥在線試驗功能。

④設(shè)備運行期間應(yīng)繼續(xù)保持對工作蒸汽的監(jiān)督，繼續(xù)24小時在線及線下分析，保證蒸汽品質(zhì)，定期對油倉進行滑油取樣分析，保證滑油滿足使用要求。

參考文獻：

[1]潘建兵.汽輪機速關(guān)閥卡澀的原因分析與處理[J].能源研究與管理，2012（03）：71-73.

[2]程繼舜.小機速關(guān)閥試驗掉閘的原因分析及解決方法[J].科技論壇，2014（28）：56.

[3]張曉偉.汽輪機速關(guān)閥關(guān)閉異常原因分析及處理[J].煤炭與化工，2014，37（01）：120- 121，140.