300MW汽轮机高压主汽门卡涩原因及其处理

300MW 汽轮机高压主汽门卡涩原因及其处理

摘要：叙述了沙角A 电厂国产引进型300MW 汽轮机在运行中进行定期阀门试验时发现主汽门卡涩的过程。通过对主汽门油动机原理图的分析，找出汽门卡涩原因。对不同原因引起的卡涩，指出其处理应做好哪些安全措施、采用何种处理方法。最后总结了汽门定期活动试验值得注意的问题。

关键词：汽轮机；主汽门；阀杆；卡涩；故障

沙角A 电厂5号汽轮机是引进美国西屋公司技术由上海汽轮机厂制造的300MW 汽轮机，该机型号为N300-16.7/538/538，配用SG-1025/18.3M317型亚临界、中间再热、单炉膛强制循环锅炉。汽轮机调节系统是由美国西屋公司生产的DEH Ⅲ型数字电液调节系统，DEH 系统液压部分采用高压抗燃油，其工作压力范围为12.4～14.5MPa 。机组设置12个油动机，分别控制2个高压主汽门，6个高压调速汽门，2个中压主汽门，2个中压调速汽门。除2个中压主汽门外，其余各门的开度均通过电液转换器受DEH 系统计算机控制，DEH 系统具有阀门在线全行程试验的功能。

1故障过程

2002年6月28日，5号机带210MW 负荷调峰运行，值班人员利用机组调峰的机会定期进行主汽门和调速汽门的活动试验(阀门试验是全行程动作试验，按厂家的要求，该机组进行阀门试验时必须将机组负荷降至210MW 以下) ，在分别试各主汽门和调速汽门后发现A 侧高压主汽门(以下简称为TV1) 不能动作。

当时TV1的活动试验操作是这样的：值班人员在执行了TV1汽门活动试验的程序后，同侧的1号、3号、5号高压调速汽门缓慢关闭，另一侧的2号、4号、6号高压调门相应缓慢开大，以维持试验过程中机组负荷不会大幅波动。本来当1号、3号、5号高压调速汽门全关后，DEH 阀门试验的程序会发出指令快速关闭TV1，当TV1全关后其又会自动快速全开启，只有在TV1全开启并且在操作员按下“START/OPEN/TRIP”键后，1号、3号、5号高压调速汽门才会缓慢开启，直至开回原来的开度(相应的2号、4号、6号高压调门则会自动关回至原来的开度位置) ，试验才算结束。但是这次1号、3号、5号高压调速汽门关闭后，TV1却无法关闭，并且完全不能动作，试验无法继续进行下去。看来TV1的动作存在问题。由于一下子还不能判断TV1是机械卡涩还是热工信号或其它问题，因此为保证机组的安全运行，值班人员做好TV1是机械卡涩的最坏打算。在这期间必须做好防止机组突然甩负荷可能引起汽轮机超速的安全措施，于是值长下令将机组负荷减至160MW ，然后用主汽阀门试验的方法，将1号、3号、5号高压调速汽门关闭，机组处于单侧进汽方式下运行。在做好这个安全措施后交由检修人员处理TV1的故障。

2故障原因分析

图1是高压主汽门油动机的原理图。从图中可以看出，通过截止阀及10μm金属网过滤器到油动机去的高压油流由电液转换器控制，DEH 阀位指令信号及LVDT 位置反馈信号在伺服阀放大器上相加，得出一个位置信号误差，伺服阀放大器控制电液转换器到相应于此信号的位置上，以精确控制油动机及主汽阀的位置。电液转换器是一个由液压控制的中心封闭的四通滑阀，其腔室内部还设置有一组精密过滤器，电液转换器或是使高压油进入油缸，以打开主汽阀，或是从油缸中排出工作油，使主汽阀关闭。快速卸荷阀是由危急遮断总管油压控制的，起快速关闭作用，此关闭与电信号系统无关(即与电液转换器的位置无关) 。快速卸荷阀还可以用作主汽门的手动关闭。

从其工作原理的分析可以得知，可能造成主汽门不能关闭的原因有：阀杆等机械部分卡涩；热工电信号或电液转换器故障。

3故障处理

根据以上分析，我们需逐一进行检查。在检查之前，做好有关的安全隔离措施。虽然机组只带160MW 负荷，在单侧进汽方式下运行，并且故障侧的1号、3号、5号调速汽门也已用阀门试验的方法将其关闭，但这还不够，为防止故障侧的调速汽门突然误动作，还必须将故障侧的调速汽门(即1号、3号、5号调门) 的油动机进油截止阀关闭，确保1号、3号、5号调速汽门在故障处理过程中时刻处于关闭位置。这样在检查或处理TV1故障过程中，不管TV1处于何种位置均不会对机组的运行有影响。这个隔离措施是非常必要的。

3.1检查是否阀杆等机械部分卡涩

暂停阀门试验，拆下控制箱的外罩壳，关闭TV1进油截止阀，然后缓慢旋出快速卸荷阀的压力整定阀整定杆直至其全部松出。如阀杆能够自由关闭，则说明阀杆等机械部分无卡涩，故障原因应该是其它方面。但实际上是在快速卸荷阀完全打开后，即油动机下油缸的压力油完全泄去后，油动机并没有动作，阀杆等机械部分有卡涩。机械卡涩的原因也是多方面的，可能是阀杆或者油动机活塞杆或者操纵座等机械连接件卡涩。因此，在这种情况下只有用铁锤顺着阀杆下关的方向进行适当力度的敲打，经敲打几下后，阀杆只是缓慢下关了20%行程左右。阀杆能动说明其卡涩的程度并不很严重，可采取对油动机下部通油，全开主汽门，然后又将其排油，活动阀杆并在阀杆上喷上松动剂的方法来处理。通过来回供、排油几次，阀杆的关闭和开启越来越灵活，阀杆的每次开启均可观察到阀杆上带出的被松动剂溶解的铁锈。随着阀杆铁锈的清除并且确认在就地利用快速卸荷阀完全可以自由关闭和开启阀门后，恢复快速卸荷阀至正常状态，开回TV1进油截止阀，试验TV1的动作情况。在TV1全开后，再次执行TV1阀门试验程序，但TV1只能关闭15%行程左右，然后又自动开回100%行程位置。看来TV1的动作还是有问题，为此我们再次利用上述检查阀杆等机械部分是否卡涩的方法打开快速卸荷阀，在泄去油动机下油缸的压力油后，阀门立即关闭，看来阀杆等机械部分已不存在卡涩了。需进一步检查其它的原因。

3.2检查是否热工电信号或电液转换器故障

拆下电液转换器接线插头(如阀门关下，则为MVP 板、电缆线或位移传感器故障) ，全行程检查位移传感器的输出。按照该方法在拆下电液转换器接线插头后，阀杆还是无法下关，这样故障点可以进一步缩小到电液转换器上。

3.3更换电液转换器

拆下电液转换器接线插头，关闭油动机进油截止阀，打开快速卸荷阀，检查阀门关闭后，拧

松电液转换器的安装螺钉，观察其结合面渗出的油量应逐渐变小。此时，应特别注意一点的是如果渗出的余油一直较大或无变小的趋势时，应重新拧紧安装螺钉，说明进油截止阀或回油逆止阀有泄漏，这样只能考虑停机停泵后再更换电液转换器、逆止阀或截止阀。在这期间，由于我们观察到渗出的余油在逐渐变小，说明系统隔离严密，于是拆下电液转换器，重新换上新的电液转换器。在锁紧安装螺钉后，关闭快速卸荷阀，缓慢拧松进油截止阀，检查结合面应无漏油后，插上电液转换器插头，并送上电信号，TV1立即全开。

为检查故障处理后的阀门动作情况，重新进行阀门试验。在执行TV1汽门的试验程序后，TV1立即关闭，然后又快速自动打开，动作过程灵活自由，无卡涩。于是恢复系统，重新打开1号、3号、5号调速汽门进油截止阀，然后按“START/OPEN/TRIP”开启按钮，调速汽门开回至正常状态。再进行一次1号、3号、5号调速汽门和TV1主汽门成组动作试验，动作结果也完全正常，于是值长令机组加回负荷。

由于TV1的门杆曾存在机械卡涩，为安全起见，对TV1进行活动试验多几次是很有必要的。因此，在随后的几天里，我们都对TV1进行活动试验，均动作正常，消除了一起主汽门动作卡涩的重大缺陷。

4结束语

从这起汽门定期活动试验发现主汽门卡涩的重大缺陷到组织人员及时处理的过程来看，有几个方面值得我们好好总结。其一是：主汽门的定期活动试验是一项非常重要的工作，值班人员必须严格按有关规定执行。由于本类型机组在进行主汽门活动试验时，必须要减负荷至70%左右，这样可能就会碰到在电网负荷紧张时省电力调度中心难以安排试验负荷的情况。即使是遇到这种情况，值班人员也应时刻与省电力调度中心值班人员联系，尽可能在短时间内安排机会进行阀门试验，决不能因负荷紧张延长试验周期。否则，若汽门卡涩又没有及时发现的话，是非常危险的。其二是：如机组在运行中发现汽门卡涩时应立即进行处理并根据本机组的具体情况做足有关安全措施，防止在处理过程中，机组甩负荷可能引起的超速事故。其三是：在处理汽门卡涩的过程中，运行人员和检修人员都必须高度重视，精心配合，对调速油路系统设备的检查或更换，只有在准确判断清楚，确保系统完全隔离严密后方可进行。1#发电机调速系统故障原因及处理

[日期：2008-10-15]来源：兰州石化公司作者：王治[字体：大中小]军王深涛

兰州石化公司化肥厂1#汽轮发电机组汽轮机是杭汽公司制造，属抽汽凝汽式汽轮机组，型号EHNK40/56/20。自2006年10月—2007年5月，该机组出现多次发电机不能加减负荷现象，每次停车对调速系统检查试验都没有查出故障原因。为此，工艺、仪表技术人员做了大量工作，最终判断出故障原因，彻底消除了发电机故障。

汽轮机调速系统组成及原理

汽轮发电机组调速系统主要有2个转速传感器、Woodward 电子调速器505E 、电液转换器、阻尼器、液压执行机构、调节阀组成。转速传感器将转速信号转换成频率信号，频率信号进入505E 调速器后经过高选器选择1个信号后经频率数字转换器转换成数字信号。转速信号与转速基准相等时，505调速器PID 转速控制模块的输出不变，汽轮机调节阀开度不变，机组稳定在基准转速；当转速信号和基准转速不相等时，PID 模块输出变化，调节系统动作，改变调节阀的开度，使机组的转速稳定在基准转速。505调速器的基准转速变化时，PID 调节模块输出变化，汽轮机调节阀的开度变化，机组转速稳定在新的基准转速。505E 电子调速器的另外一个作用是调节汽轮机的抽气压力，在抽气基准压力不变时，保证抽气压力不变。

汽轮发电机组液压执行机构由杭汽公司制造。油动机主要有错油门、连接体、油缸和反馈系统组成。油动机通过错油门将电液转换器输出的二次油压信号转换成油缸活塞的行程，通过杠杆系统操纵调节汽阀的开度。反馈系统的作用是使油动机的动作过程稳定。

汽轮发电机组电液转换器由VOITH 公司生产，电液转换器通过防爆电气接口与调速器、电源连接，电气接口有6个接线柱，分别是A 、B 、C 、D 、E 、F ，其中A 、D 接信号线正和负，B 、C 接电源的正线，F 、E 接电源的负极，电源的负极与信号线的负线并联。电液转换器通过24V 直流电，电磁控制部分产生Fmag 磁力。磁力的大小与4~20mA 的输入信号成正比，并通过电位计的调零（X0）和调量程（X1）按钮设定磁力量程（从而设定转换器的输出量程）。电磁控制向液压控制滑阀提供磁力Fmag ，反过来又抵消由输出油压通过控制活塞（压力调节器）中心通孔而产生的液压力FHydr ，使液压控制滑阀控制在适当的位置，电液转换器的输出油路获得准确的油量和压力，从而控制调节阀的位置。

故障原因与处理

汽轮发电机在正常运行状况下，汽机、发电机操作人员在调整负荷时，现场调速器高调阀的开度固定在某一位置始终不变，二次油压输出也无变化。汽轮发电机停车解体后，将电子调速器外部跳车信号短接，用信号发生器模拟转速信号，将505调速器运行起来，505E 高调阀输出串一标准电流表，模拟汽机运行，505E 的调节和输出正常。用信号发生器给电液转换器发出4～20mA 信号时，电液转换器二次油压输出正常，电液转换器输入的电流信号、输出的二次油压与高调阀的开度相互对应。技术人员怀疑电液转换器可能有磁滞、滞后现象，更换了电液转换器，但开车后运行一段时间后，故障依旧。汽机转速信号电缆、调速信号电缆经过高温蒸汽管线附近，曾经出现过电缆接地现象，怀疑是电缆经过高温管线时，受热电缆老化，电缆屏蔽不好，将转速信号、调速信号电缆全部更换，开车运行一段时间后故障依旧。通过与工艺协商，决定对高调阀和低调阀解体，检查油动机及错油门滑阀。通过对错油门滑阀解体检查，无任何机械损坏和卡涩现象，错油门滑阀壳体内部通道无堵塞故障，排除油动机卡涩现象。同时，2次对油质进行了化验检查，结果显示，油的粘度、机械杂质、水分都在控制指标以内，油质正常，工艺人员对油过滤器清理和切换，部分油品进行了更换。经过这次检查和处理，汽轮机开车运行1个多月后，又出现同样的故障。

为了判断出调速系统的故障，监视调速器高调阀输出，将505E 输出的转速信号串进汽机的PLC 系统，并加长趋势进行观察。通过监视505E 高调阀的输出，发现当故障出现时，高调阀4～20mA 输出从17mA 开始逐渐下降到4mA 以下，但高调阀阀位、二次油压却不随电流信号变化而变化，固定在某一值。从这个现象判断，当发电机负荷稳定、蒸汽管网有微小波动时，电子调速器为稳定发电机负荷不断地调整高调阀的阀位，当高调阀阀位无变化时，为稳定机组转速和负荷，继续发出信号去调节高调阀的开度，直到输出高调阀到4mA 。以上说明505E 调速器运行正常，高调阀油动机和错油门滑阀运行正常，汽轮机不能加减负荷是电液转换器故障导致的。

将电液转换器的活塞打开用，油清洗时发现有微小的黑色颗粒，说明汽轮机不能调节的原因是油系统有杂质导致电液转换器活塞卡涩。当汽轮机停车检查调速系统时，必须是先让汽轮机停车，然后重新建立一次油、二次油、跳车油系统。原来电液转换器中的油在停车和建油压时都重新置换1次，轻微的卡涩随着汽轮机的停车和油系统的建立自然消失，每次故障出现时，停车检查不出故障原因。

分析油系统出现杂质的原因是汽轮机在2000年检修时失火，导致汽轮机机头部分的仪表全部烧毁，汽轮机在修复开车过程中，没有对油管进行酸化、磷化处理，失火后油管内壁结焦，汽轮机运行多年后，管壁上附着的焦油慢慢脱落进入油系统，导致电液转换器卡涩。通过与工艺人员协商，将油过滤器更换细小滤网后，工艺定期切换清洗滤网，汽轮机开车后，再也没出现汽轮机不能加减负荷的现象。