浅谈汽轮机调速系统常见故障及解决方法

吴作根

（广东 528211）

调速系统在汽轮机组运行中的作用非常重要,而了解消除调速系统缺陷和不安全隐患的措施，对检修和运行人员都相当重要,以下将介绍300MW汽轮机调速系统的几个常见故障与其解决措施，可为业内人士提供一定的参考价值。

1 系统挂闸后A侧的中压主汽门不能开启

1.1 主汽门工作原理

从EH油泵出来的压力油（抗燃油）进入EH控制系统，它被分成几路,分别送到不同的控制组件中去。其中压力油经一个中0.6的节流孔,进入各主汽门油动机油缸的活塞下面以及进入到各主汽门油动机集成块上的卸荷阀的底部,各主汽门油动机在压力油的作用下,克服阀门的摩擦力、蒸汽作用力、阀门自重和操纵它的弹簧力,打开各主汽门的同时被送到卸荷阀下部的压力油经卸荷阀上的一个节流孔节流后,形成自动停机危急遮断控制油（AST控制油）。控制油经过卸荷阀内部一个节流孔节流后作用在卸荷阀的杯状滑阀的上部，该控制油与卸荷阀内部弹簧力的叠加将卸荷阀的杯状滑阀压在阀座上,封闭了各主汽门油动机油缸底部与有压回油的通道。当主汽门开关电磁阀或AST电磁阀组件上的AST电磁阀失电打开时,均将卸荷阀杯状滑阀上部的AST控制油接通到无压回油,卸荷阀的杯状滑阀在其底部的油压力的作用下动作,将各主汽门油动机油缸腔的压力油接至有压回油,这样各主汽门在操纵座弹簧力的作用下,迅速关闭。另外,缓慢逆时针转动卸荷阀上的针阀调节手柄,可使主汽门油缸活塞下腔的压力油油压部分跌落,主汽门油动机在操纵座弹簧力的作用下根据油压跌落的多少关闭一定的行程,以达到主汽门活动试验的目的。

1.2 故障情况分析

根据主汽门工作原理,在机组挂闸后,主汽门油动机油缸的活塞下面油压应该为14.0MPa左右,主汽门开启。经过外部检查,A侧的中压主汽门的关闭弹簧及阀门装置等没有发现卡涩现象,可以判断故障点只能是主汽门油动机油缸的活塞下部无压力油或者是压力油泄漏。经分析主汽门油动机油缸的活塞下部高压油泄漏的可能性最大。造成主汽门油动机油缸的活塞下部高压油泄漏有以下几个原因：

(1)主汽门活动电磁阀带电打开使主汽门油动机油缸活塞下腔的压力油跌落；(2)电磁阀组件上的AST电磁阀失电打开,将卸荷阀杯状滑阀上部的 AST控制油接通到无压回油,卸荷阀的杯状滑阀在其底部的油压力的作用下动作,将各主汽门油动机油缸腔的压力油接至有压回油;卸荷阀本身存在故障。显然第二种情况是不可能出现的,因挂闸后其他3个主汽门均能打开;第一种情况通过活动电磁阀带电和失电试验,主汽门的状态没有变化,也就是说A侧中压主汽门始终处于关闭状态,因此问题出在第三种可能性最大。将A侧中压主汽门卸荷阀拆下,经过检查发现卸荷阀上针阀调节手柄己经全部旋入,手柄没有阻力,也就是说手柄螺纹过短没有将针阀旋转到位,造成A侧中压主汽门卸荷阀上的AST油压经过针阀封堵的油孔进入有压回油,A侧中压主汽门油动机油缸的活塞下部高压油经卸荷阀接至有压回油，A侧中压主汽门不能打开，重新制作卸荷阀上的针阀调节手柄螺丝,并比原来的手柄螺丝加长10mm,装入后,A侧中压主汽门能够缓慢打开。

2 A侧的GV3高压调速汽门在没有给定信号的情况下自动开启A侧GV3高压调速汽门在没有外部信号的情况下,挂闸后就自动打开。造成这一现象的原因是压力油经过一个精度为10μm的滤油器，进入 MOOG伺服阀（电液伺服阀）再被送入GV3高压调门油动机活塞下部,将GV3高压调门打开。正常状态下,MOOG伺服阀没接受信号,压力油不能够通过MOOG伺服阀。造成MOOG伺服阀没接受外部信号畅通的原因可能是MOOG伺服阀的机械零位己经漂移，因而，需调整MOOG伺服阀的机械零位。利用信号源给MOOG伺服阀加入信号,首先加入小于4mA电流,缓慢调整 MOOG伺服阀机械零位,在这种状况下,GV3高压调门关闭,加入4mA电流,此时，高压调门GV3应该在关闭状态,缓慢继续加大信号,调门缓慢开启、遭到信号加满汾调门全开,然后缓慢减小信号,调门关闭,此时的信号为4mA。通过改变 MOOG伺服阀的机械零位,解决了高压调速汽门在没有外部信号的情况下,挂闸后就自动打开这一问题。

3 活动电磁阀带电而所有的主汽门不动作

在主汽门开启的情况下,做主汽门活动试验时,活动电磁阀带电,而主汽门没有活动。保持开的状态的原因可能是：整个主汽门活动试验油路不通,电磁阀带电后,阀体的活塞没有动作；油路上的电磁阀后控制主汽门活动快慢的节流孔不通或太小；油动机活塞下部的高压油与主汽门活动排油路不通等等。首先检查A侧高压主汽门活动电磁阀，将活动电磁阀拆除后，进行试验，将电磁阀接入临时220V交流电源，发现电磁阀动作正常,排除活动电磁阀的问题；检测油动机活塞下部的高压油与主汽门活动排油路，发现有1个制作工艺螺丝太长，堵住了一部分油管通流面积,经处理后,进行该主汽门活动试验,发现主汽门关闭太慢,几乎不动,不符合要求。为此,拆下控制A侧高压主汽门活动排油快慢的节流孔,发现节流孔为Φ0.6，与制造厂提供的图纸相符。经分析认为,高压油进入油动机的节流孔为Φ0.6,设计不尽合理，因为进入油动机的高压油与进行主汽门活动时泄出的油的流速一样，油动机的油压是不会减小,主汽门也不可能关闭。因此把控制A侧高压主汽门活动快慢的节流孔改为Φ0.8,重新进行A侧高压主汽门活动试验,试验结果合格。用同样的方法将其他3个主汽门控制活动速度的节流孔改为Φ0.8,试验结果正常,证明此分析和改造是正确的。

4 EH油泵油压过低造成跳闸

机组在启动过程中,从开始启动到定速之前，高压油、OPC和 AST控制油很稳定,压力维持在13.5MPa,EH油泵出口压力14.0MPa;当机组带负荷进入定速后,油压开始频繁波动,范围为8.5～14MPa,造成机组因EH油压过低保护动作跳闸。经分析,排除了 EH油泵造成油压波动的原因,油压的波动是由系统带电设备（保护电磁阀组件,MOOG阀,试验电磁阀等）频繁动作而引起的。在机组挂闸后，油压就开始碑动，综合分析造成油压波动可能是MOOG阀动作不正常或调节汽门上的卸荷阀上的阻尼孔有杂质阻塞（现场迹象表明EH油杂质较多）。但清理调门上卸荷阀的阻尼孔后,母管上的EH油压、OPC和AST控制油压仍然波动频繁。根据现场显示的情况来看，机组定速及带负荷后,高压油、OPC和AST控制油压才出现频繁波动,中压调节汽门此时己经全开，现场检查中压调节汽门MOOG阀有明显的振动。在DEH操作画面人为地将中压调节汽门关至90%,这时油压才不发生频繁波动，为此，将调门上的MOOG阀拆开检查。 M00G阀是由1个带有永久磁钢的电力矩马达以及带有机械反馈的二级液压功率放大器组成。第一级放大器由 1个双喷嘴及1个单挡板组成，挡板固定在力矩马达衔铁的中心，并且在2个喷嘴之间穿过，使喷嘴与挡板之间形成2个可变的节流缝隙，由挡板及喷嘴控制的油压通到第二级滑阀两端的端面上。第二级液压放大器是四通滑阀结构，在相同的压差下，滑阀的输出流量与滑阀开口成正比、一个悬臂的反馈弹簧固定在挡板上，并嵌入滑周中心一个糟内。在零位位置，挡板对2个喷嘴油流的节流相同，因此就不存在引起滑阀位移的压差；当有信号作用在力矩马达上时，衔铁及挡板就会偏向某一个喷嘴，使滑阀两端的油压不同，从而推动滑阀移动，滑阀会一直移动到反馈弹簧所传递的反作用力与力矩马达发出的力相等为止。拆检中压调门MOOG阀发现其滑阀设计不合理，需要将滑阀进行改造，就是说将滑阀阀芯末端稍微加长，在MOOG阀摆线马达工作波动时，滑阀阀芯也能把油口完全封住，才能避免MOOG阀摆线马达频繁波动造成油口泄油。经改造，机组重新启动定速及带负荷后，中压调门即使开至100%，高压油压、AST和OPC控制油压稳定，不再发生频繁波动现象。

5 结语。调试过程中,对以上几种常见故障进行处理,会使得机组调速系统运行平稳,并且满足正常运行的要求。溯其问题根源在于个别设备部件质量或设计上有缺陷,但若能及时、准确地作出相应技术处理,不仅可消除类似的缺陷扩大为安全事故的隐患,为机组顺利启动、安全运行提供保障,也为有关设备的设计改进提出生产实践中所得出的检修经验和一种思路。

[1]叶荣学.《汽轮机调节》.北京，水利电力出版社，1988.

[2]王杭州.300MW汽轮机电液调节系统故障分析与对策[J].发电设备，2003.