由于速關油泄壓導致速關閥故障的排查

仲廣玉（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

1 速關閥常見結構及工作原理

汽輪機主汽門，俗稱速關閥，是切斷汽輪機進汽的主要關閉機構，在緊急狀態下需要急停汽輪機時，可以快速切斷進汽，以達到保護機組的目的。文章結合實際，對兩起速關閥液壓執行機構動作故障導致的速關閥故障進行介紹。

汽輪機在停機時速關閥處于關閉位置，汽輪機在沖轉啟動和正常運行時速關閥處于全開狀態。常見汽輪機的速關閥（如圖1所示），它主要由閥體和油缸兩部分構成。這里著重介紹油缸部分，主要由油缸（10）、活塞（13）、彈簧（14）、活塞盤（16）及密封件等構成，油缸用螺栓固定在閥體的閥蓋（5）上。

圖1 汽輪機速關閥

油缸部分（外形圖如圖2所示）是速關閥全開和關閉的執行機構。在通過電磁閥操作開啟速關閥時，油缸部分有如下相應動作：啟動油進入通至活塞上端，活塞通過油壓作用克服彈簧力被壓向活塞盤，活塞與活塞盤二者之間的密封面相接觸。此時速關油E進入通至活塞盤下側，活塞盤下側的速關油緩建立的同時，啟動油也開始有序泄放。這樣活塞盤和活塞形成一個整體構件，在速關油和啟動油的油壓差作用下，緩慢向上移動，直至被最上端的試驗活塞限位。閥桿上端與活塞盤連接在一起，所以速關閥隨著活塞盤移動的同時開啟/關閉。在速關閥接收指令需要動作時，速關油會被泄放隨即失壓，彈簧由壓縮狀態轉為伸開，原來作為整體的活塞與活塞盤開始分離，活塞盤底下的速關油從T1口排出，活塞盤與速關閥即刻被推至關閉位置[1]。

圖2 油缸外形圖

2 速關閥活塞盤卡澀泄壓

在停機速關閥活動試驗過程中，發現速關閥無法開啟。活動試驗中，啟動油可正常建立，但隨后需要建立的速關油一直處在較低壓力的不正常狀態。排查潤滑油泵出口壓力正常，不存在油泵出力不足現象；排查滑油母管減壓閥正常，不存在故障導致的大量泄壓。排查速關控制模塊的速關電磁閥，懷疑其動作異常，但更換該電磁閥后，再試速關閥依然無法開啟，故障現象相同。進一步懷疑速關油是否真正建立過，開始排查速關控制模塊的速關油輸出是否正常。速關控制模塊是汽輪機保安系統和控制系統的集合，各個部套組合成一個總體，克服了油管路穿插復雜的缺陷，但給進一步細節檢查帶來極大難度。如何在不解體速關控制模塊的前提下確認速關油建立與否？經研究后想到的簡便方法是在速關油進油缸的E口處做臨時封堵。再次試驗速關油，通過表計指示發現速關油可以正常建立，并且油壓在理想正常范圍。因此排除了速關控制模塊故障，同時將故障點鎖定在了速關油缸內部，難道內部有非正常泄油？解體速關閥油缸，發現在活塞盤邊緣斜向搭接了一根圓柱銷（如圖3所示），在活塞盤與圓柱銷兩端搭接處均有明顯壓痕，圓柱銷有明顯彎曲（如圖4所示）。

圖3 圓柱銷

圖4 彎曲圓柱銷

圓柱銷位于活塞盤上部的彈簧座的中心孔內，起到對彈簧座的限位作用，允許彈簧座在限位位置進行原地轉動。根據油缸結構，此次故障就有了合理解釋：圓柱銷脫落并被帶出，剛好斜向搭在了活塞盤邊緣。此時在啟動油壓力下，彈簧連同活塞一同被壓向活塞盤。正常情況下，活塞與活塞盤應該嚴密接觸，足以形成一個封閉空間，該封閉空間內部與泄油口T1相連，由E口進入的速關油無法進入封閉空間，也就無法泄油。圓柱銷剛好搭在密封面處，導致無法形成封閉空間，速關油就會一直從泄油口T1處泄出，速關油壓持續偏低，無法克服彈簧壓力，也就無法打開速關閥。圓柱銷脫落是個偶然事件，脫落后沒有滾落到其他地方卻剛好搭在活塞盤邊緣，就更是個小概率事件，雖然故障解釋比較容易，但故障發生真相讓人意想不到[2]！

3 速關閥活塞密封面失效泄壓

無獨有偶，幾乎同樣的小概率事件發生在另一速關閥處。另一臺小型驅動用汽輪機進行速關閥定期活動試驗，速關閥試驗掛扣多次，但成功率較低。由于不是每次都失敗，觀察現場油路流程（如圖5所示）。將懷疑方向放在了速關閥油缸進油前的泄油電磁閥處，所以聯系儀表檢查電磁閥是否在間歇性故障。解體電磁閥，未發現線圈故障，閥內件完好。拆下電磁閥，做水流通試驗，驗證電磁閥開閉完好。在泄油旁路活接前加裝臨時封堵，回裝電磁閥，再次試驗速關閥，故障依舊，已然排除電磁閥故障。將速關閥執行機構的罩殼打開，才見到全貌，包括油缸、連桿、掛扣組件（如圖6所示）。

圖5 現場油路流程圖

圖6 速關閥全貌圖

多次試驗速關閥掛扣，對比掛扣成功和失敗的不同之處，確認是油缸連桿的伸縮度長短不同導致。當掛扣成功時，連桿伸出量較長，掛鉤能夠鉤回掛扣（如圖7所示）；當掛扣失敗時，連桿未有伸出動作，掛鉤不能鉤回（如圖8所示）。驅動連桿伸/縮，是依靠進油/泄油對油缸內進行彈簧壓縮/釋放，連帶活塞桿進行伸/縮。檢查進油壓力在正常范圍，排除進油壓力不足的可能。速關油進速關油缸前有一處節流孔板，打開檢查未見異常[3]。節流孔板后還有一路進危急遮斷器，如果有泄油也會導致后面進油缸速關油壓不足，解體檢查，彈簧等部件完好。恢復危急遮斷器后，將此油路臨時封堵，試驗速關閥動作仍無法正常順暢開閉，將危急遮斷器這路故障可能排除。

圖7 掛扣到位

圖8 掛鉤未到到位

確認再無外界因素后，將故障點集中在了速關油缸本體。懷疑油缸內有泄油，遂將油缸解體。活塞盤的圓周面保持與內缸的間隙配合，活塞盤圓周面上有三道圓溝，起到潤滑及密封作用（如圖9所示）。圓周密封面上有少量渣屑，可能是裝配所留或者潤滑油帶入異物，對圓周密封面及油缸內部做細致清理。圓周面上還有少量細微拉痕（如圖10所示），金相砂紙做輕微打磨。彈簧及壓縮性能完好。未發現其他明顯異常。判斷此次故障為渣屑導致密封面失效，速關油壓泄漏使得壓縮動力不足。

圖9 活塞盤密封

圖10 圓周面拉痕

4 其他軟故障

以上是速關油出現的硬故障，此外，實際操作中還經常遇到這樣一種軟故障。當機組和油系統停運時間較長時，再做速關閥活動試驗時，會出現油壓建立緩慢，甚至無法建立。一般情況下，將速關油或者潤滑油多做幾次啟停就可解決。在有設置蓄能器的地方，一般底部設有放油/充油閥，反復小幅開關幾次也能解決問題。故障原因通常為油系統長期停用再投用時，油系統內存在空氣未被排出。排出空氣的方法就是啟停幾次或者進行在線充/放油。如果上述方法無效時，就要做深層次的排查。

5 結語

上述詳細介紹的兩起速關閥液壓執行機構動作故障均是由油缸內部速關油泄漏導致。故障現象明顯，但故障方向很多，油路系統復雜，加之由于油缸內部不可見，都給排查帶來了一定難度。即便如此，要大膽敢于懷疑，任何細節的疏漏都有可能與真相擦肩而過。在未有確鑿證據前冒然拆檢不但沒有意義，還會干擾故障排查。排查過程還需運行人員與檢修人員同步參與其中，協同配合，豐富思路。因此，排查順序、排除方向、故障鎖定是解決此類問題的關鍵，文章也做了排查示范，希望能夠對解決此類相似問題給予啟發。檢修時重視油系統清潔度，發現異物及時清理，并要排查異物來源，檢修過程還要防止異物進入。運行時做好潤滑油油質監督，重視油質品格，及時定期濾油或換油。