高加气动疏水调节阀故障分析及改造实践

刘华山 张峻 束永春

摘 要：本文通过对射阳港电厂三期#5、#6机组#1、#2、#3高加气动疏水调节阀故障分析，找出导致调节阀故障的原因，并针对性地进行改造，以降低调节阀故障率，提高#1、#2、#3高加的安全性能。

关键词：气动疏水调节阀  故障分析  改造

0  引言

高压加热器（简称高加），是利用汽轮机的部分抽气对给水进行加热的装置。作为一种热量转换装置，主要应用于大型火电机组回热系统，其传热性能的优劣直接影响机组的经济性与安全性。

我公司三期#5、#6机组#1、#2、#3高加疏水系统采用了疏水逐级自流的连接方式，3台高加正常疏水利用各高加间的压力差，让疏水逐级自流入压力较低的邻近高加中，最后一级高加的疏水则流入除氧器。

高加运行时，其疏水水位需要控制在在要求范围内。如水位控制不当，则会导致以下情形出现：水位偏高时，事故疏水电动门开启，导致高加低水位或无水位运行;水位偏低时，事故疏水电动门关闭，疏水水位升高，致使高水位保护动作，事故疏水电动门自动开启。而无论测量水位偏高或偏低均会造成事故电动疏水门频繁开闭，使管束受到不应有的冲刷、振动和管板过热，加速管束损坏。所以，在高加的疏水系统中都设置有正常疏水调节门。它根据高加液位发送器输出的液位信号与設定的液位进行比较，然后输出信号自动控制高加正常疏水调节门，使加热器水位始终保持在一定范围内，确保高加的安全性能，以达到提高机组效率的效果。因此高加气动疏水调节阀的稳定运行是加热器正常投运的前提和保障。

1  故障现象及原因分析

1.1  调节阀配置

我公司#1、#2、#3高加气动疏水调节阀采用的是KENT的直行程气动调节阀，配备西门子的6DR5xx系列动作与反馈一体化定位器，安装于#1、#2、#3高加顶部正常疏水管路上。

1.2  故障现象

近年来，特别是2017年以来，随着机组可利用小时的下降，机组启停次数增多，在启动过程中因高加疏水调节阀故障而对机组安全和经济效益的影响也凸显出来，多次出现延误高加的正常投入的现象，给机组的安全性和经济性带来不小的影响。我们统计了近年来发生在三期#5、#6机组#1、#2、#3高加气动疏水调节阀上的缺陷，其常见故障现象可以归纳为以下两条：

1）高加水位无法实现自动控制，具体现象又可分为：阀位偏差大跳自动;水位波动大超限跳自动。

2）手动操作调节阀时，给出增大或减小阀门开度指令，调节阀开度变化缓慢，或者不动，或者开度与指令偏差大;未给出增大或减小阀门开度指令，但阀门开度变化。

1.3  原因分析

我们从定位器工作原理、使用环境及控制回路等几方面，对近年来#1、#2、#3高加气动疏水调节阀发生的15条缺陷，进行产生原因梳理，找出了导致疏水调节阀故障的主要原因有以下三条：

1）定位器板卡温度过高，通过点温仪测量，已超出说明书要求的80℃上限。众所周知，电子产品对工作温度的都有严格的要求，调节阀所用智能定位器即使是经过特殊处理，但也摆脱不了电子元器件的弱点，长期超温工作后，就极易出现程序死机，甚至板卡损坏，从而引起阀门开度不跟随指令变化，出现阀位偏差大跳自动;开度变化缓慢，甚至不动等现象，这类缺陷在统计的缺陷中共计有4条，所占比列为26.7%。

2）定位器安装位置振动过大，通过手持式测振仪测量，已达到2000um，已超出说明书要求的1000um上限。定位器长时间工作于振动过大的状态，轻者会导致定位器指令、反馈信号线松动、断线，甚至接线端子底座或板卡断裂，从而出现阀门开度不随指令变化偏差大跳自动;重者会导致反馈连杆脱落、气源管路脱落，从而引起阀门失控水位急剧下降的情况，这类缺陷在统计的缺陷中共计有6条，比例为40%。

3）阀门开度反馈连杆松动，容易出现开度滞后指令及偏差大等现象，引起自动失灵或无法操作等情况，这类缺陷在统计的缺陷中共计有3条，比例为20%。

2  改造方案

2.1 分体式定位器原理

现场控制柜中的分体式定位器接收DCS系统给出的4—20mA指令信号，通过控制柜中的分体式定位器转换成相应的压力信号调节分配气缸上、下缸的进气压力，对气缸进行连续线性调节，使气缸在0—100%全行程范围内任意精确调节。同时，安装在执行器上的位置变送器将执行器的位置转换为4—20mA标准信号回传至分体式定位器，再通过分体式定位器内部烦人反馈功能模块将此4—20mA反馈信号输送给DCS。

2.2 分体式改造

2.2.1 就地控制柜

就地控制柜内分别安装分体式定位器、气源处理单元、压力调节装置新型精密调压阀、气源流量放大器等设备。

大多数情况下气动控制系统日常出现的故障都是由于气源质量问题造成的，所以对气动控制元件所用的压缩空气需要净化处理满足精密控制设备的要求，以降低设备的故障率，提高运行使用寿命。本装置采用日本进口多功能干燥过滤器，可以满足其要求，它可以连续清除油雾99.9%以上，清除100%的液态水。排水方式为手、自动排水相结合，当排水积存到一定量即上升浮球打开自动排水阀进行排水。也可通过打开旋阀进行手动排水。

新型精密调压阀，调压范围0.05-0.85Mpa，灵敏度0.2%，具有灵敏度高、重复精度高、耗气量小、调压稳定等优点，适用于精密气动元件使用压力的调节。

由于定位器输出流量是一定的，在要求快关和快开的场合，增加气动放大器，气源直接有气动放大器进执行机构，定位器可以控制气动放大器的进气量，从而可以精确控制阀门的开度

2.2.2定位器温度过高及振动较大，通过对调节阀安装环境的检查，如图所示，#1、#2、#3高加气动疏水调节阀都安装于高加顶部，这个位置不仅温度高，而且振动大，是导致定位器过热及振动大的主要原因，而且由于位置高，每次出现故障时都需要搭设脚手架才能完成缺陷的处理。

为此我们将原有一体化定位器进行改造，将动作单元与反馈单元分开，并将动作单元移至高加底部地面（如图），既避免了管道振动大的影响，又降低了定位器板卡的温度，同时还为检修创造了便利，缩短了处理缺陷的时间，为高加的投用赢得了宝贵的时间，“一箭三雕”！

2.3 改进反馈连杆固定方式

反馈连杆脱落的原因，主要是由于反馈杆连接方式不佳而出现应力，两侧加之仅采用单螺帽固定，容易因应力而时有松动，甚至脱落的现象。如图：

为此我们首先调节螺杆连接方式，消除应力，同时采用每侧双螺母加固的固定方式，确保连杆受到再大的振动也不发生松动。如图：

3  實际效益分析

通过上述改造，我公司#5、#6机组#1、#2、#3高加气动疏水调节阀的故障次数下降明显，减少日常运行维护量，节约了备件费用，控制精度高等，而且定位器与位置检测分开安装，避免了高温、粉尘、振动等恶劣环境的影响，日常操作维护方便，反馈精度高，故障率大大减少等优点。

2018年下半年以来#5、#6机组由于负荷要求也曾多次启停机，但都未曾出现过类似故障。

1）高加气动疏水调节阀故障的减少，保障了高加气动疏水调节阀的正常运行，确保各个高加水位在安全范围内，不再会出现因水位异常而被迫开启危急疏水调整门，大量可利用的高温高压疏水直接排人疏水扩容器而白白浪费的现象，提高了热能的有效利用，提高回热效率，降低了发电生产成本;

2）高加气动疏水调节阀故障的减少，节省了机组启动时间，提高了机组的经济效益。

3）高加气动疏水调节阀故障的减少，也降低了运行人员的操作强度，一定程度上提高了#1、#2、#3高加及其相关的操作设备的使用寿命，使设备的安全性得到了可靠保证;

4）高加气动疏水调节阀故障的减少，也减少了定位器损坏的几率，降低了检修成本的同时还减轻了检修人员的工作量。

4 结论

由此可见，我公司#5、#6机组#1、#2、#3高加气动疏水调节阀通过改造后给我公司带来了多重收益，在避免了更换定位器的直接经济损失之外，还进一步提高了高加的安全性能，进而提高了机组的安全性能、机组经济性能，可谓是一举多得！不仅如此，得益于高加正常疏水调整门的成功改造为我们积累了宝贵的经验，我们将改造成果推广到#5炉启动系统中最重要的360阀上，一举消除了这个在机组启动过程中让人提心吊胆的隐患，进一步提高了#5机组的安全性能。下一步我们将针对#6炉360阀进行改造，以提高#6机组的安全性能。

参 考 文 献

[1]朱青 高压加热器正常疏水调整门改型.上海电力2012年第2期.

[2]靳智平 .电厂汽轮机原理及系统[ M]. 中 国电力出版社，2004.

作者简介：

刘华山（1972-），男，江苏盐城人，本科，高级工程师，主要从事火电厂设备管理.

张峻（1971—），男，江苏新沂人，本科，工程师，主要从事火电厂热控系统检修.

束永春（1975—），男，江苏射阳人，技师，主要从事火电厂热控系统检修.