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關于中排供熱調節閥出現卡澀故障分析及處理方案
發布于：2019/7/29 9:23:18 點擊量：508
1 機組簡介
某電廠1，2號330MW機組均采用上海汽輪機有限公司生產的N330-16.7/538/538型高中壓合缸、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、凝汽式亞臨界汽輪機。
為滿足供熱需要，該廠于2000年實施了供熱改造，機組型號更改為C330-16.67/1.0/538/538。供汽系統采用壓力匹配器，利用汽輪機高壓缸排汽冷段的再熱蒸汽作為壓力匹配器的驅動蒸汽，中壓缸排汽作為抽汽調壓。單臺機組冷再熱蒸汽的最大流量為50t/h，中排蒸汽的最大流量為200t/h，供熱蒸汽參數為：1.2MPa，330℃。在汽輪機中低壓缸連通管上加裝三通裝置，向外引出1根Φ720mm×14mm的抽汽管道，并加裝口徑為1200mm的抽汽壓力調節蝶閥（以下稱中排供熱調節閥），閥門執行機構油動機接入DEH（汽輪機數字式電液控制系統）中進行控制，以調節中排供熱壓力。
2 中排供熱調節閥卡澀故障
實施供熱改造后，機組在電網中仍要承擔調峰任務，對外供熱時，電、熱負荷波動較大，調節閥調節頻繁。當電負荷下降時，逐步關小調節閥，利用中排憋壓來滿足對外供熱壓力的需要。
2011-07-14，2號機負荷260MW，中排供熱調節閥對外供熱流量30t/h。運行中發現，2號機中排供熱調節閥的閥門指令值與實際值偏差較大。在DCS系統中將該閥從自動調節切換至手動調節，當閥門關至33%開度時無法繼續下調，但可正常開啟。多次試驗發現，閥門在33%開度時均有卡澀現象。為保證供熱負荷和機組的安全，將中排供熱調節閥調至1號機，關閉2號機中排對外供熱電動閥，2號機停止供熱。
3 中排供熱調節閥的控制原理
該中排供熱調節閥集高溫蒸汽流量調節和快速關閉功能于一體，型號為YTKD7041H-25C7，為上海汽輪機有限公司配套供應。液壓控制系統為EH油控制，油動機的主要部件有伺服閥、卸荷閥、位移傳感器LVDT、隔離閥、快關電磁閥等。油動機上的主要控制元件采用MOOG公司生產的雙噴嘴擋板式電液伺服閥，采用單側進油控制，即抗燃油液壓力驅動油動機的開啟，油動機彈簧力驅使閥門及油動機向關閉位置移動。油動機的液壓控制原理如圖1所示。
圖1 油動機的液壓控制原理
伺服閥將閥位控制指令電信號放大后轉換成液壓信號，控制高壓進油的通道。油動機活塞的上、下油腔分別與系統高壓進油、回油相通。油動機活塞移動，經齒條、齒輪帶動汽閥使之旋轉開啟或關閉，同時帶動線性位移傳感器，將油動機活塞的機械位移轉換成電信號，并作為反饋信號與閥位指令電信號相疊加。伺服閥回到中間位置時，可切斷油缸控制腔與系統進油、回油通道，使油動機及汽閥操作軸停止移動和轉動并保持在穩定的閥位開度位置。快關電磁閥得電后，控制卸荷閥動作，快速卸去油缸活塞下部的抗燃油，從而迅速關閉調節閥。
4 故障原因分析及處理過程
故障發生后，檢修人員在現場對閥門進行了外部檢查，發現閥門實際位置與指示值對應，驅動裝置箱內的齒輪及齒條、軸套無明顯損壞現象。
熱控人員對控制信號及回路進行檢查，未發現異常，LVDT檢查正常。運行人員通過一系列試驗，發現中排供熱調節閥關閉到33%開度時卡澀。
結合中排供熱調節閥故障現象，工作人員進行了分析和判斷，認為造成該閥卡澀的原因可能有以下幾個方面。
4.1 伺服閥卡澀故障
由于2號機C修后運行時間不長，油中顆粒度增多，有可能導致伺服閥濾網堵塞或部套卡澀造成閥門拒動。工作人員決定在機組運行中對故障伺服閥進行更換。伺服閥液壓油路配有HP高壓油進、出油手動隔離閥，可確保在伺服閥發生故障后，方便對伺服閥進行在線隔離、更換。
按制造廠說明書，在關閉電液伺服閥進、出油隔離閥后，正常情況下內閥位在1h減小在5%以內；但若隔離閥不嚴密、油動機油缸活塞密封不佳，引起系統內漏，則油動機彈簧力會克服抗燃油液壓力導致油動機及閥門關閉。雖然該供熱調節閥設計有最低安全通流量，即通過低壓缸的蒸汽流量為300～400t/h時，可維持機組負荷在200MW左右，但運行操作稍有不慎，仍有跳機的可能。
針對上述隱患，在對伺服閥進行在線隔離、更換時，工作人員制定了嚴格的安全措施和應急預案。檢修人員應加強與機務、熱控專業的協調；運行人員應密切監視機組負荷、振動等相關參數，若發生異常情況，應迅速調整鍋爐汽包水位。
在線更換伺服閥時，發現該閥閥位未有變化。檢修人員更換了伺服閥，清洗濾網后，進行了多次試驗，發現調節閥仍在33%開度時發生卡澀。卡澀問題未能得到解決。
4.2 執行機構故障
油動機執行機構出現故障的主要表現為：彈簧筒內彈簧座與筒體存在卡澀，內部部件脫落、移位，導致油動機彈簧力不足，無法克服抗燃油壓力，造成調節閥關閉不到位。
因此，在機組低負荷時檢修人員調整了油動機彈簧緊力，擰緊調整螺絲2圈，但調節閥仍在33%開度時卡澀。聯系制造廠家后，檢修人員決定利用機組調停機會進行閥門快關試驗，檢查油路，判斷是否為閥門內部故障引起的卡澀。
通過操作快關電磁閥，對閥門進行快關試驗，以增大彈簧力。進行多次快關試驗，調節閥均可關閉到位；但正常給伺服閥指令時，該調節閥關閉時仍存在卡澀。
鑒于此種情況，可初步判斷油路各部件基本正常，估計為閥門內部異常，應在機組大修期間解體調節閥以查找故障原因。
4.3 閥體內部故障
閥體內部故障主要由閥瓣與閥體之間存在異物或內部部件變形或損壞引起。閥瓣圍繞閥桿中心線作90°轉動，以實現閥門的開或關，為防止閥瓣偏心，閥瓣在閥桿軸端依靠固定銷軸向定位。在供熱過程中，由于電熱負荷變化大，該調節閥經常參與調節，作用在碟板上的壓力變化較大；同時又受到高溫、水汽等惡劣環境的影響，有可能造成閥門內部部件變形或損壞，從而造成閥門卡澀。
2012年10月，2號機組A修，解體調節閥時發現閥板、筒體無變形，閥瓣與閥體之間無異物，但閥體與閥瓣間有多處擦痕。進一步檢查發現閥桿軸端固定銷磨損嚴重且已斷裂。檢修人員對閥瓣進行復位，對閥桿軸端固定銷進行了重新加工、更換。
解體檢查傳動機構時，發現油動機彈簧座主彈簧已斷裂，也對其進行了更換。
5 結束語
經過相應處理后，調節閥關閉正常，困擾機組供熱的難題得以解決。最終得出引起中排供熱調節閥閥門卡澀的根本原因是：閥桿軸端固定銷磨損斷裂，閥瓣定位失效，造成閥瓣偏心與閥體碰擦，導致閥門拒動。
從這起中排供熱調節閥卡澀的發現和處理過程，可總結出以下幾個方面的經驗。
（1）機組在運行中發現中排供熱調節閥卡澀時，應立即切換到臨機供熱，在低負荷情況下盡可能滿足供汽壓力和溫度，保證供熱的安全和需要。
（2）加強EH油質監視及管理，做到有問題及時發現、及時處理。EH油中雜質顆粒度增多易引起伺服閥卡澀，導致閥門拒動。在線更換伺服閥時，要做好安全措施，加強監視和管理工作。
（3）點檢員要適時調整閥門的檢修周期，定期對閥門軸端固定銷進行檢查。
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