65 MW汽轮机组中压主汽门异常在线处理

刘 恒，王杨华，魏 飞

（安阳钢铁集团有限公司，河南安阳 455004）

前言

安钢N65-13.2/538/538型汽轮机调速控制系统采用DEH控制系统，以磷酸脂抗燃油为工作介质。主汽门是汽轮机保安控制系统重要的保护装置，它起到快速切断机组进汽，防止出现超速等严重设备事故。以往主汽门出现问题就被迫进停机处理，如果能在线处理对设备长周期运行提供保驾护航显得尤为重要。本文就针对安钢65 MW超高压汽轮机组中压主汽门异常在线处理过程做一论述。

1 运行中遇到的问题

该机组为一次中间再热，有两个高压主汽门，两个中压主汽门，每个主汽阀均配有一套独立的操纵机构及驱动机构。运行期间突然出现单台中压主汽门门由全开位关回至正常阀位的1/3处，满负荷状态下再热压力上升0.1 MPa，高压缸排汽温度上升10℃。降低机组负荷至50%，再热压力下降至1.2 MPa时，主汽门自动开回至正常阀位的2/3处。

日前在环保和效益面前，燃煤气汽轮发电机组在非紧急事故下不允许停机检修，调速汽门控制系统故障有过在线处理的经验，但主汽门故障在线处理运行至今未曾有过，下面就本机组遇到的这一问题在线处理过程做一论述。

2 中压主汽门异常动作分析

单台中压主汽门运行期间出现上述异常动作情况，结合几个主要原因进行故障排查及处理：

2.1 主汽门位移指示故障

可以直观通过现场位移指示来判断主汽门是否动作，以及结合再热压力及高压缸排汽温度上升，综合判断可断定位移指示正确。

2.2 运行部件松脱

运行部件松脱造成主汽门关至全关位以及不可能再开启，由于该主汽门高负荷下行程在1/3处，低负荷下在2/3处，可以排出运行部件松脱原因，也可以通过现场直观排查排除运行部件松脱原因。

2.3 试验电磁阀带电

试验电磁阀为失电运行，长期带电会造成主汽门缓慢关至关位，与主汽门行程变动现象不照，另外通过电磁阀磁头是否有吸合力或通过热控测量电磁阀控制线电压即可排除电磁阀是否带电。

2.4 油路问题

排除以上三点，结合主汽门动作现象，主汽门异常动作只有出现在油路上，下面结合原理图1做一说明：

（1）通过图1可以看到AST油压丢失或降低可造成主汽门关闭，这样会出现四个主汽门动作现象一致的情况，但实际上只有单台中压主汽门出现异常，可以排除系统AST油压丢失或降低的可能。

（2）另一个原因油动机油缸内漏严重造成主汽门动作，查看现场工艺，系统有压回油压力及系统油压无明显化，结合新上设备，暂时排除油缸内漏可能性。

（3）最后主汽门异常动作主要集中油动机油缸进油压力低上，油缸进油压力低主要有三点：一卸载阀工作不到位造成造成进油压力低，二电磁阀卡涩造成油缸不进油，三是电磁阀后节流孔堵塞，四外部来油问题。

图1 原理图

图2 为外部结构示意图可以看到主汽门油动机带有AST油压测压点及油缸工作油压测压点，为此通过安装压力表进行直观表压读数，AST油压为正常工作油压14 MPa，油缸工作油压为3 MPa,正常情况下油缸工作压力不低于8 MPa。结合有压回油压力及系统油压无明显变化，可初步判断排除外部来油及卸载阀问题，最后问题集中在电磁阀及电磁阀后节流孔上。

图2 外部结构示意图

3 故障在线处理

从控制原理图上可以看出关闭油动机来油截止阀可以在线拆卸电磁阀，并可取出电磁阀后的节流孔。AST油由压力油经0.8 mm节流孔形成，整个EH油调节系统有4个主汽门，单独关闭一个油动机截止阀后会降低系统AST油压，降低值约在15%，理论上AST油压将至12 MPa左右，远高于AST油压停机值7.5 MPa，风险可控。在线处理的过程中如下：

（1）由热控对控制逻辑排查，排除单个主汽门关闭会联锁造成机组停机可能，否则应修改逻辑避免单个主汽门关闭引起机组停机。解除保安油压低联锁。

（2）关闭该主汽门对应的中压调节汽阀，调节汽阀应通过控制程序限位指令使调节汽阀缓慢关闭，最后使调节汽阀行程上下限位限制在0位，该侧负荷完全退出。机组负荷应限制在70%以下避免对侧调节汽阀超负荷造成冲刷及高压缸排汽温度上升过高。

（3）中压调节汽阀缓慢关闭过程中，该中压主汽门行程开至接近全开位，由热控强制活动试验电磁阀常带电，使主汽门缓慢关闭。

（4）电磁阀常带电若不能关闭可以判断是电磁阀问题，不建议现场通过人为手动推压电磁阀尾部的外伸端，使电磁阀动作主汽门缓慢关闭，一旦有松脱，主汽门快速开启对现场人员及系统油压会造成很大影响。

（5）手动缓慢关闭油动机来油截止阀，一旦发现油动机下移，停止操作，待油动机缓慢关闭后，全关截止阀。若通过试验电磁阀使油动机全关，可直接关闭截止阀。

（6）截止阀关闭过程中密切注意系统油压及AST油压，油压低于12 MPa可考虑启动备泵两台泵同时运行，实际关闭过程中系统油压无明显下降，AST油压降为12.3 MPa。

（7）一切拆卸工作应在油动机截止阀关闭后，通过测压点确认油动机伺服系统油压降为0后方可进行，拆卸过程中不得对系统油压造成影响。同时做好跑油及时清理，避免落入高温阀座上。

（8）拆卸后发现电磁阀后节流孔有金属颗粒度堵塞，并对电磁阀进行得失电动作试验能听到明显的电磁阀动作声音，说明电磁阀动作可靠。通过清洗疏通节流孔回装后主汽门动作正常。

（9）油动机恢复过程应缓慢开启油动机来油截止阀，一旦发现油动机上移，停止操作，待油动机缓慢全开后，全开截止阀。此过程系统油压应保持稳定不得冲油过快造成油压降低，各油动机伺服系统结合面无渗油。

（10）油缸充满油后，测定油缸全开行程工作压力为14 MPa。接除电磁阀强制带电后可做主汽门活动试验，试验行程控制在15 mm。

（11）确认AST油压恢复至14 MPa，投入保安油压低联锁。

（12）恢复主汽门对应的中压调节汽阀，调节汽阀应通过控制程序限位指令使调节汽阀缓慢开启至正常阀位，调节汽阀上下限位恢复至100位和0位。

（13）拆卸出的零部件、电磁阀阀等需要用无水乙醇进行清洗。密封圈材质应为氟橡胶，安装要到位，严禁错边或压边。拆卸人员做好个人防护避免皮肤接触油品。

4 防范改进措施

鉴于拆卸过程中发现的金属颗粒，应该是新机组投运后系统冲洗不彻底造成，为此采取以下防范改进措施

（1）结合主汽门油动机结构和调节汽阀油动机结构相似，调节汽阀油动机安装有5 μm的滤芯，结合厂家定做主汽门油动机过滤滤筒并安装5 μm精度的滤芯。

（2）化验油质金属颗粒度为NAS9级，采购外置EH油专用滤油机进行24 h连续过滤，使EH油指标恢复到颗粒度NAS3级，酸值0.02mgKOH/g，含水量0.01%，。

（3）主汽门活动试验由原每月一次该为每周一次，避免主汽门长期不动作造成机械上的卡涩或油路上的堵塞。

5 结束语

主汽门的可靠性对汽轮机组的安全运行起着重要作用，尤其在当前环保压力，对主汽门异常在线处理进行了首次尝试，从故障原因分析着手，辨识在线处理风险并做好相关防范措施，确保了机组长周期安全稳定运行。

[1]王志伟.汽轮机运行[M]．北京：中国电力出版社，2007．

[2]翦天聪.汽轮机原理[M]．北京：中国电力出版社，1992．

[3]肖增弘.徐丰.汽轮机数字式电液调节系统[M].北京：中国电力出版社.2003.