汽轮机电调系统执行机构典型缺陷分析及处理

冷壮家

国电吉林热电厂 吉林 吉林 132021

1 前言

国电吉林热电厂8～11号机调节系统均为上海新华公司提供的纯电调DEH 系统,该系统执行机构中,每个阀门均配有油动机。其中主汽门执行机构,为全开全关型;调节汽门和旋转隔板执行机构为控制型。自投入运行以来,开关型执行机构曾多次发生异常和故障,技术人员通过分析判断,查找原因,准确成功地处理了缺陷,保证了机组的正常运行。

2 缺陷原因分析及处理

2.1 EH 系统油压偏低,伴随出现ASP油压低报警：

我厂一台125 MW 机组电调设备返厂检修后回装,静态试验发现：单独启动A 泵或B泵后,EH 系统油压偏低,油压为10.2 Mpa,正常值14.5 MPa,同时ASP油压低报警,但机组打闸、挂闸可以实现。

2.1.1 该机组电调系统执行机构介绍：共有7个执行机构,分别控制1个主汽门、4个高压调节门和2个中低压旋转隔板。

2.1.2 原因分析：通过对以上现象、电调EH 油系统设备及执行机构的了解,分析造成EH 系统油压偏低的原因可能有以下几点：

a、系统存在外漏的可能性需优先排除;还包括排除蓄能器出口油门是否严密、EH 油箱上部溢油阀整定是否正确。

b、各油动机匹配的卸荷阀存在内漏,造成压力油部分泄漏,油压降低。

c、液压块上的单向阀不严,未实现单向导通油路功能。

d、液压块上工艺丝堵内部节流孔安装出现差错,导致压力油部分内漏,油压降低。

e、电磁换向阀线圈的带电状态错误,线圈电压出现异常,造成内部油路部分导通,正常设置为失电关闭油路、带电打开油路模式。

f、电磁换向阀出现卡涩故障,存在油路部分导通,造成压力油部分泄漏。

g、危急遮断块ASP进口、出口节流孔漏装或装配错误。

2.1.3 处理过程：根据以上分析,在机组静态试验期间先后对各项原因进行了排查：

首先,检查电调系统无外漏;各蓄能器出口油管温度低;EH 油箱上部溢油阀整定正确。

接着单独关闭中低压油动机进油门;单独关闭4个高压油动机进油门;单独关闭主汽门进油门,并进行打挂闸试验,观察油压变化,其中单独关闭主汽门进油门时,油压恢复正常,初步确定问题出在主汽门执行机构上。

检查电磁换向阀线圈的带电状态正确,并更换电磁换向阀,缺陷状态未变,排除电磁换向阀的可能。

保持所有油动机进油门开启状态,将危急遮断块ASP节流孔拆卸检查,进行反装配试验,EH 系统油压仍偏低,ASP油压低报警未消除。

检修人员检查主汽门各油管温度,AST 保护油管温度略高。结合之前的检查内容,可以确定问题出在主汽门执行机构上。

主汽门执行机构工作原理介绍：属于开关型执行机构,阀门在全开或全关位置上工作。该执行机构安装于阀门弹簧操纵座上,它的油缸活塞杆与阀门活塞刚性连接在一起,因此,油缸活塞杆运动时带动阀杆做相应的运动,油动机是单侧进油的,打开主汽门靠油动机的推力,关闭主汽门靠弹簧力。(见图1)主要部件是由油缸、液压块、电磁换向阀、卸荷阀和单向阀组成。其中液压块是用来将所有部件安装及连接在一起;电磁换向阀是用于遥控关闭阀门以进行定期的阀门活动实验,当电磁换向阀动作时,它迅速的将此油动机内部的压力油泄去,从而引起阀门部分关闭;快速卸荷阀是装在油动机液压块上,其主要作用是当机组发生故障必须紧急停机时,在危急脱扣装置等动作使危急遮断油泄油失压后,可使油动机活塞下腔的压力油经卸荷阀快速释放,致使阀门在弹簧力作用下关闭;系统中两个单向阀分别是压力回油DP单向阀和AST 单向阀,压力回油DP单向阀作用是形成回油单向流动,以防止系统压力回油进入执行机构油缸上腔引起误动作,AST 单向阀作用是防止系统安全油母管倒流至执行机构中,以防止引起执行机构误动以及影响其它执行机构的正常动作。

图1 开关型执行机构原理图

针对性处理：吊出主汽门油动机液压块,拆卸所有节流孔装配工艺螺塞,发现主汽门AST 节流孔脱落,缺陷原因已确定,进行复位安装并配装防脱限位杆。启泵检查油压并进行机组打闸、挂闸试验,油压恢复正常,ASP油压低报警一并消除。

2.2 中压主汽门活动试验时动作缓慢且不到位 我厂一台220MW机组中压主汽门活动试验时,出现过南侧中压主汽门关闭动作缓慢且关不到位现象。主汽门活动试验时,正常活动范围：在3秒钟的关闭时间内,主汽门行程由100%降至85%,我厂中压主汽门总行程为160 mm,即活动试验时关闭行程应该为24mm,而实际情况为,在设定关闭时间3秒钟内,主汽门缓慢关闭4 mm。

2.2.1 开关型执行机构活动试验方法及原理 开关型执行机构由于长期工作在全开位置,为保证阀门运动的灵活性,需要定期进行活动实验。电磁换向阀控制油路中有一节流孔22,动作时接通压力油通向回油的通道。节流孔22的通径比压力油进油节流孔20要大一些,能够使电磁换向阀逃油量大于压力油进油量,因此能够将油动机下腔的压力油卸掉,从而关闭主汽门。在进行主汽门活动试验时,接通电磁换向阀,使压力油通向回油,当关闭至85%行程时,计算机发出复位指令,电磁换向阀断电,主汽门重新回到全开位置,或者电磁换向阀通电3秒钟后断电,阀门回到全开位置,防止主汽门过关。

2.2.2 原因分析 通过对以上现象及开关型执行机构的了解,经过分析造成主汽门活动试验动作缓慢的原因有以下几点：

a、活动试验时电磁换向阀线圈电压出现异常,当电磁换向阀线圈电压出现异常时,导致电磁换向阀通电后,阀门不能彻底打开,只能将少量油压泄掉,使阀门缓慢关闭。

b、电磁换向阀出现故障,导致排油不畅,使阀门关闭缓慢。

c、电磁换向阀后节流孔22部分堵塞,导致电磁换向阀通电导通后,油动机下腔内的油压只能少量通过该阀泄掉,使该阀门关闭缓慢。

d、EH 油来油节流孔20与电磁换向阀后节流孔22尺寸不匹配;正常情况下来油节流孔尺寸为Φ0.8mm,电磁换向阀后的节流孔尺寸为Φ1.4mm,电磁换向阀通电导通后,压力油通过Φ0.8mm 节流孔1进入,又经过Φ1.4mm 的节流孔2排出,才能使阀门达到活动试验的目的。

2.2.3 处理过程 根据以上分析,在机组运行期间先后对各项原因进行了排查。为保证机组正常运行,在检查前,做好防止中压主汽门过关至85%以下的措施,在对应中压主汽门活塞下对称加装垫铁。

首先测量北侧中压主汽门活动试验时电磁阀线圈电压,与南侧对比,确认电压正常;将南、北两侧中压主汽门电磁换向阀对调,进行活动实验,发现南侧阀门依然存在活动缓慢的情况。排除电磁换向阀故障的可能。

接着检查清洗南侧中压主汽门EH 油来油节流孔、电磁换向阀后节流孔,清扫后回装缺陷依然存在。将南、北两侧中压主汽门电磁换向阀后节流孔对换安装,观察活动试验变化情况,无明显变化。排除油中杂质堵塞的可能。

检查测量南、北两侧中压主汽门EH 油来油节流孔、电磁换向阀后节流孔尺寸情况,做好记录,进行对比,细心的技术人员发现,设备返厂检修后安装的4个节流孔为4种尺寸,其中南侧中压主汽门来油节流孔1、电磁换向阀后节流孔2尺寸不匹配,通径相差不大,造成回油不能持续卸掉油动机下腔压力油,使执行机构关不到位。通过对比动作正常的北侧中压主汽门节流孔的尺寸,将南侧中压主汽门电磁换向阀后节流孔扩孔后回装,活动试验恢复正常。

2.3 中压主汽门EH 油入口油门关闭后自动开启 我厂一台220MW 机组投快冷装置运行时,北侧中压主汽门在关闭入口油门的情况下,出现缓慢开启至7mm 行程的缺陷,影响机组快冷系统投运。临时处理措施：开启手动卸荷阀,卸掉压力油,保持中压主汽门为全关状态。

2.3.1 原因分析 主汽门执行机构油缸下腔进入少量压力油,导致主汽门缓慢开启少量行程。从主汽门执行机构油路原理图可以看出造成进油的原因如下：

a、执行机构压力油入口油门不严,进入少量压力油,使油动机开启。

b、在机组快冷投运期间,电调系统除中压主汽门压力油入口油门关闭外,其它情况与机组正常运行时一样。压力油母管、有压回油母管及安全油母管均保持正常运行,当主汽门执行机构的AST 安全油单向阀发生卡涩不严时,安全油自母管倒流至卸荷阀上腔,沿着卸荷阀内部小孔进入执行机构压力油油路中,造成油动机活塞下腔少量持续来油,使油动机向上缓慢开启。(见图2)

2.3.2 处理过程 待机组快冷结束后,停止EH 油泵,拆除检查EH压力油入口油门,对门口、门座进行检查,型线完好,灌油不漏。这样可以排除压力油入口油门不严因素。

拆除执行机构侧方螺堵,取出安全油单向阀,发现内部有微量颗粒杂质,分析由于颗粒杂质导致单向阀关闭时卡涩,AST 安全油倒流至执行机构中。

解决办法：用丙酮溶液将单向阀清洗干净回装。将主汽门执行机构入口油门关闭,启动EH 油泵,挂闸后,主汽门开启现象消除。

图2 卸荷阀结构示意图

防范措施：这是典型的因为EH 油中含杂质造成的设备故障,因此要加强EH 油油质监督,定期进行油质检测,根据检测结果,科学的安排滤油工作,保证EH 油油质颗粒度指标在合格范围内。

3 结束语

电调系统执行机构在汽轮机控制中具有很重要的作用,它发生故障将直接威胁机组的正常运行,平时要加强检修人员的技术储备和验收环节管理,保证启机前静态试验的完整性及正确性,熟悉设备各部件的组成及工作原理,同时注重日常消缺经验的积累,这样才能全面系统地对缺陷进行分析处理,保持电调系统长期稳定运行。