由于速关油泄压导致速关阀故障的排查

仲广玉（中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086）

1 速关阀常见结构及工作原理

汽轮机主汽门，俗称速关阀，是切断汽轮机进汽的主要关闭机构，在紧急状态下需要急停汽轮机时，可以快速切断进汽，以达到保护机组的目的。文章结合实际，对两起速关阀液压执行机构动作故障导致的速关阀故障进行介绍。

汽轮机在停机时速关阀处于关闭位置，汽轮机在冲转启动和正常运行时速关阀处于全开状态。常见汽轮机的速关阀（如图1所示），它主要由阀体和油缸两部分构成。这里着重介绍油缸部分，主要由油缸（10）、活塞（13）、弹簧（14）、活塞盘（16）及密封件等构成，油缸用螺栓固定在阀体的阀盖（5）上。

图1 汽轮机速关阀

油缸部分（外形图如图2所示）是速关阀全开和关闭的执行机构。在通过电磁阀操作开启速关阀时，油缸部分有如下相应动作：启动油进入通至活塞上端，活塞通过油压作用克服弹簧力被压向活塞盘，活塞与活塞盘二者之间的密封面相接触。此时速关油E进入通至活塞盘下侧，活塞盘下侧的速关油缓建立的同时，启动油也开始有序泄放。这样活塞盘和活塞形成一个整体构件，在速关油和启动油的油压差作用下，缓慢向上移动，直至被最上端的试验活塞限位。阀杆上端与活塞盘连接在一起，所以速关阀随着活塞盘移动的同时开启/关闭。在速关阀接收指令需要动作时，速关油会被泄放随即失压，弹簧由压缩状态转为伸开，原来作为整体的活塞与活塞盘开始分离，活塞盘底下的速关油从T1口排出，活塞盘与速关阀即刻被推至关闭位置[1]。

图2 油缸外形图

2 速关阀活塞盘卡涩泄压

在停机速关阀活动试验过程中，发现速关阀无法开启。活动试验中，启动油可正常建立，但随后需要建立的速关油一直处在较低压力的不正常状态。排查润滑油泵出口压力正常，不存在油泵出力不足现象；排查滑油母管减压阀正常，不存在故障导致的大量泄压。排查速关控制模块的速关电磁阀，怀疑其动作异常，但更换该电磁阀后，再试速关阀依然无法开启，故障现象相同。进一步怀疑速关油是否真正建立过，开始排查速关控制模块的速关油输出是否正常。速关控制模块是汽轮机保安系统和控制系统的集合，各个部套组合成一个总体，克服了油管路穿插复杂的缺陷，但给进一步细节检查带来极大难度。如何在不解体速关控制模块的前提下确认速关油建立与否？经研究后想到的简便方法是在速关油进油缸的E口处做临时封堵。再次试验速关油，通过表计指示发现速关油可以正常建立，并且油压在理想正常范围。因此排除了速关控制模块故障，同时将故障点锁定在了速关油缸内部，难道内部有非正常泄油？解体速关阀油缸，发现在活塞盘边缘斜向搭接了一根圆柱销（如图3所示），在活塞盘与圆柱销两端搭接处均有明显压痕，圆柱销有明显弯曲（如图4所示）。

图3 圆柱销

图4 弯曲圆柱销

圆柱销位于活塞盘上部的弹簧座的中心孔内，起到对弹簧座的限位作用，允许弹簧座在限位位置进行原地转动。根据油缸结构，此次故障就有了合理解释：圆柱销脱落并被带出，刚好斜向搭在了活塞盘边缘。此时在启动油压力下，弹簧连同活塞一同被压向活塞盘。正常情况下，活塞与活塞盘应该严密接触，足以形成一个封闭空间，该封闭空间内部与泄油口T1相连，由E口进入的速关油无法进入封闭空间，也就无法泄油。圆柱销刚好搭在密封面处，导致无法形成封闭空间，速关油就会一直从泄油口T1处泄出，速关油压持续偏低，无法克服弹簧压力，也就无法打开速关阀。圆柱销脱落是个偶然事件，脱落后没有滚落到其他地方却刚好搭在活塞盘边缘，就更是个小概率事件，虽然故障解释比较容易，但故障发生真相让人意想不到[2]！

3 速关阀活塞密封面失效泄压

无独有偶，几乎同样的小概率事件发生在另一速关阀处。另一台小型驱动用汽轮机进行速关阀定期活动试验，速关阀试验挂扣多次，但成功率较低。由于不是每次都失败，观察现场油路流程（如图5所示）。将怀疑方向放在了速关阀油缸进油前的泄油电磁阀处，所以联系仪表检查电磁阀是否在间歇性故障。解体电磁阀，未发现线圈故障，阀内件完好。拆下电磁阀，做水流通试验，验证电磁阀开闭完好。在泄油旁路活接前加装临时封堵，回装电磁阀，再次试验速关阀，故障依旧，已然排除电磁阀故障。将速关阀执行机构的罩壳打开，才见到全貌，包括油缸、连杆、挂扣组件（如图6所示）。

图5 现场油路流程图

图6 速关阀全貌图

多次试验速关阀挂扣，对比挂扣成功和失败的不同之处，确认是油缸连杆的伸缩度长短不同导致。当挂扣成功时，连杆伸出量较长，挂钩能够钩回挂扣（如图7所示）；当挂扣失败时，连杆未有伸出动作，挂钩不能钩回（如图8所示）。驱动连杆伸/缩，是依靠进油/泄油对油缸内进行弹簧压缩/释放，连带活塞杆进行伸/缩。检查进油压力在正常范围，排除进油压力不足的可能。速关油进速关油缸前有一处节流孔板，打开检查未见异常[3]。节流孔板后还有一路进危急遮断器，如果有泄油也会导致后面进油缸速关油压不足，解体检查，弹簧等部件完好。恢复危急遮断器后，将此油路临时封堵，试验速关阀动作仍无法正常顺畅开闭，将危急遮断器这路故障可能排除。

图7 挂扣到位

图8 挂钩未到到位

确认再无外界因素后，将故障点集中在了速关油缸本体。怀疑油缸内有泄油，遂将油缸解体。活塞盘的圆周面保持与内缸的间隙配合，活塞盘圆周面上有三道圆沟，起到润滑及密封作用（如图9所示）。圆周密封面上有少量渣屑，可能是装配所留或者润滑油带入异物，对圆周密封面及油缸内部做细致清理。圆周面上还有少量细微拉痕（如图10所示），金相砂纸做轻微打磨。弹簧及压缩性能完好。未发现其他明显异常。判断此次故障为渣屑导致密封面失效，速关油压泄漏使得压缩动力不足。

图9 活塞盘密封

图10 圆周面拉痕

4 其他软故障

以上是速关油出现的硬故障，此外，实际操作中还经常遇到这样一种软故障。当机组和油系统停运时间较长时，再做速关阀活动试验时，会出现油压建立缓慢，甚至无法建立。一般情况下，将速关油或者润滑油多做几次启停就可解决。在有设置蓄能器的地方，一般底部设有放油/充油阀，反复小幅开关几次也能解决问题。故障原因通常为油系统长期停用再投用时，油系统内存在空气未被排出。排出空气的方法就是启停几次或者进行在线充/放油。如果上述方法无效时，就要做深层次的排查。

5 结语

上述详细介绍的两起速关阀液压执行机构动作故障均是由油缸内部速关油泄漏导致。故障现象明显，但故障方向很多，油路系统复杂，加之由于油缸内部不可见，都给排查带来了一定难度。即便如此，要大胆敢于怀疑，任何细节的疏漏都有可能与真相擦肩而过。在未有确凿证据前冒然拆检不但没有意义，还会干扰故障排查。排查过程还需运行人员与检修人员同步参与其中，协同配合，丰富思路。因此，排查顺序、排除方向、故障锁定是解决此类问题的关键，文章也做了排查示范，希望能够对解决此类相似问题给予启发。检修时重视油系统清洁度，发现异物及时清理，并要排查异物来源，检修过程还要防止异物进入。运行时做好润滑油油质监督，重视油质品格，及时定期滤油或换油。