汽轮机高压调节阀油动机故障分析

杜建伟

摘要：油动机属于汽轮机调速系统的执行機构，它是靠高压油的压差来实现控制调速汽门的装置。作为机组正常运行中负责调整负荷的执行机构，高压调节阀油动机需要频繁动作。一旦汽轮机高压调节阀油动机出现故障，势必会影响机组的安全运行。基于此，本文就汽轮机高压调节阀油动机故障及处理展开了分析。

关键词：汽轮机；高压调节阀；油动机；故障

1、油动机拒动、阀位漂移和反复开关

伺服阀又称电液转换器，由一个电力矩马达以及带有机械反馈的二级液压功率放大装置组成，可以将控制系统输出的电信号转换成液压信号。伺服阀力矩马达中的电磁铁线圈通有电流后，产生旋转力矩使衔铁旋转带动与之相连的挡板转动，挡板偏向某个喷嘴使得滑阀两端的油压不同，产生压差推动滑阀移动，使高压油进入油缸或将油缸中的高压油泄放至回油，油缸带动阀门开大或关小。

1.1故障分析

高压主汽调节阀油动机在给出开启或关闭的指令时，油动机不能把阀门打开或关闭，最初判断可能由于EH油质颗粒度超标，EH油中的较大颗粒物进入油动机的伺服阀滑阀阀芯活动通道内，由于伺服阀滑阀通道配合间隙极其细微，导致伺服阀滑阀卡涩，使油动机无法将阀门正常开启或关闭，在用铜棒对油动机伺服阀进行振打的过程中，卡涩在伺服阀滑阀活动通道内的颗粒物脱落随油流流走，使滑阀阀芯又能正常的活动，从而油动机又恢复到进入正常工作状态。对油动机活塞杆表面进行检查，活塞杆表面光滑及活塞环密封完好，无纵向沟槽及缺口等缺陷，排除了因活塞环密封磨损严重导致油流内部泄漏，使油动机开启动力不足而产生油动机开启动作迟缓，或油动机拒动情况的而发生。在后来的油动机解体检修中，发现油动机活塞腔室内滞油油质确实较脏，且活塞室内壁也出现不同程度的锈蚀情况，验证了EH油质颗粒度不达标是造成伺服阀卡涩的一个诱因；油中微水超标，造成活塞室内壁锈蚀。同时，在微水的作用下，也会造成伺服阀滑阀滑动通道内壁轻微锈蚀，EH油系统在机组运行中油温较高（约50-60℃），这也加剧了伺服阀滑阀滑动通道内壁锈蚀速度和程度。机组正常运行中带基本以上负荷，高压主汽调节阀为100%全开状态，主汽调节阀开度固定，伺服阀滑阀芯不运动，伺服阀活动滑阀滑动通道内由于缺少阀芯来回摩擦作用，内部更易形成锈蚀层或沉积物，是造成机组下次冷态启动时伺服阀卡涩、拒动的另一个故障诱因。

1.2故障处理

首先保持机组负荷稳定或适当减小，将故障阀门切手动，手动设定指令与实际阀位相符，防止阀门卡塞故障消除时调节阀突然开启或关闭。将油动机活塞杆抽出，用无水乙醇对油动机油腔室内部进行彻底冲洗清理，清除锈渍及附着物，并用压缩空气将油动机各油室吹干，去除水分，防止锈蚀情况发生。将卸荷电磁阀与油动机底座拆开后，也同样发现卸荷电磁阀阀芯弹簧腔室内油质较脏，有附着物存在，印证了油质较差。将弹簧取出后，对腔室进行清洗、擦拭，然后用压缩空气进行吹扫干净。解体油动机弹簧座，将弹簧座内的11组半形弹簧整体抽出后，检查发现远离阀端一组半片碟形弹簧出现碎裂，紧挨主汽阀端的两组半碟形弹簧几乎被压平，失去弹性，总体计算下来，共有4组碟形弹簧失效，使碟形弹簧组的弹性大大降低，致使高压主汽调节阀关阀弹簧力大大减小，这也正是主汽调阀阀位不能稳定，当阀位设定一个定值时，阀位会出现频繁开启和关闭不能稳定的原因所在。故应及时更换失效弹簧。

2、快速卸荷阀故障

快速卸荷阀结构较特别，安装在油动机液压块上，当机组紧急停机或危急脱扣装置动作时，危急遮断（OPC或AST）油失压，快速卸荷阀打开将油动机下腔室的压力油快速释放，这时不论伺服放大器有何输出信号，阀门均会在弹簧力的作用下迅速关闭。

2.1故障分析

快速卸荷阀的故障表现为杯状滑阀关闭不严密或卡塞，内漏严重导致油动机无法开启。其中EH油泵电流增加，油压下降，油位不变说明系统存在内漏而无外漏。通过高压调节阀阀位检查单一调节阀故障情况（排除OPC、AST电磁阀故障），可初步判断为快速卸荷阀或伺服阀内漏，而快速卸荷阀内漏时EH油压往往下降很多，油泵电流增加较多。调节阀开度波动（负荷随着波动）及综合阀位与负荷相匹配说明调节阀LVDT反馈无故障，故障阀门确实已开启或关闭。阀门切单阀后某个阀门开度与其他阀门不一致，或者阀门指令与反馈不一致的阀门即为故障阀门。将故障阀门指令给至0，停止向故障阀门供油，如EH油压力回升，油泵电流正常，基本可以断定为伺服阀内漏。

2.2故障处理

首先应稳定机组负荷，适当减少负荷调整操作；在EH油压下降较快时应立刻手动启动备用泵；将故障阀门切除自动，手动给指令到0（防止故障阀门突然开启），停止向故障阀门供油，降低系统内漏程度，防止EH油压力下降导致机组跳闸；若是因该调节阀故障而导致机组负荷调整特性变差，应将高压调节阀手动切单阀运行；通知相关工作人员检修并处理阀卡塞问题，通常情况下是更换新的快速卸荷阀；故障调节阀关闭后，应适当限制机组负荷，可根据其他调节阀接带能力接带负荷。更换快速卸荷阀后，投入时应该缓慢开启供油手动门注油，密切监视EH油系统压力，防止EH油压下降造成机组保护动作。机组检修后或启动前应对EH油系统进行彻底冲洗，油质化验合格后方可启动；启动前需进行阀门活动试验，试验后通常需保持EH油泵运行。在正常运行中，要确保EH油滤油机、真空滤油机、油离子交换装置可靠投入，同时应定期进行油质的化验。快速卸荷阀内漏较大时，若不及时处理则会由于EH油压低而导致机组跳闸，因此应及时停止向故障调节阀供油，从而预防机组跳闸。

3、高压调节阀油动机漏油

油动机活塞漏油的原因有很多，如油动机活塞杆弯曲，油动机活塞杆在该开度位置有毛刺或拉伤，油动机内密封圈损坏、磨损，油动机上导向套处丝堵松动等，汽轮机高压调节阀油动机发生漏泄多数是由于密封圈损坏所致。

3.1故障分析

在汽轮机高压调节阀油动机运行期间，阀体的热量直接传递或近距离辐射至油动机油缸处，油动机工作环境温度较高，高压调节阀由于接近高压主汽阀，有两个高温受热面，最高温度可达到200℃，超过了高压抗燃油的氟橡胶密封圈-40～160℃的温度范围。高温导致密封圈碳化甚至烘焦，以致黏住活塞杆，从而引起该部位漏油，严重时还会使活塞杆产生沟痕。机组采取单序阀运行时，几个调阀的伺服阀指令相同，油动机活塞与缸套在一个相对位置内频繁摆动，加速了油动机与活塞的磨损速度。机组采取顺序阀运行时，个别阀门处于全开状态，温度高于其他高壓调节阀，此时伺服阀指令不变，EH油在油缸内不流通，无法带走热量，加速密封圈老化和抗燃油碳化现象。

3.2故障处理

首先观察确定泄漏部位，确定后可降负荷到60%左右，关闭阀门至零位，然后关闭该油动机进油截止阀，并确认截止阀关闭严密，将油动机油路活节拆下，吊出油动机，更换备件。因操作风险较高，建议停机处理为宜。如轻微漏泄，可短期将该调门关闭，但需注意汽缸膨胀、各轴承振动、温度等，待具备条件立即解体处理。检修时更换此处密封圈，必须保证安装质量，不能安装中碰损胶圈，同时对于对应位置的活塞杆应清扫干净，保证光滑无沟痕、毛刺等。要保证按规程要求定期更换密封圈部件，大修时对油动机打压检查；一般调门油动机处的环境温度都很高，尽可能将汽侧保温层做好。防止高温传导对胶圈造成老化影响，同时保证胶圈材质为氟橡胶的，不能用其它材质代替；调门弹簧座上下的背帽、油动机背帽应紧固牢固，销钉应穿好，防止由于调门背帽等松动造成气流波动时，将带动油动机等产生波动，造成胶圈频发磨损；经常检查行程反馈、接线、热工板卡工作情况，防止热工元件松动对调门油动机的影响消缺频发振动的因素。

4、结束语

综上所述，作为机组正常运行中调整负荷的主要执行机构，高压调节阀油动机的运行状态对机组的安全稳定与经济运行起着重要作用。系统发生故障时，首先要对机组负荷、综合阀位、调节阀开度、调节阀反馈等主要参数信息进行仔细分析，尽快查找故障原因，并及时采取处理措施，此外，还应加强日常的检修工作，应定期对油动机进行解体清洗，更换密封组件，及时消除存在的隐患缺陷，从而避免类似故障事件的发生，保证机组的安全稳定运行。

参考文献：

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（作者单位：山西平朔煤矸石发电有限责任公司）