摘要：本文通過對(duì)火電機(jī)組汽輪機(jī)主汽閥、調(diào)節(jié)汽閥關(guān)閉時(shí)間測定試驗(yàn)過程中常見主要影響因素的逐一分析，通過經(jīng)驗(yàn)及理解認(rèn)識(shí)的分享和交流，提出優(yōu)化試驗(yàn)條件，改進(jìn)試驗(yàn)手段和方法，使試驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確、可靠。

關(guān)鍵詞：火電機(jī)組；主汽閥；調(diào)節(jié)汽閥；關(guān)閉時(shí)間；OPC；AST

隨著火電機(jī)組向超超臨界高參數(shù)、大容量方向發(fā)展，機(jī)組對(duì)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求越來越高，作為保障機(jī)組啟停安全、運(yùn)行穩(wěn)定的關(guān)鍵設(shè)備，主汽閥及調(diào)速汽閥，對(duì)其性能尤其是安全方面的性能的要求愈加提高，更加嚴(yán)格?！峨娏ㄔO(shè)施工技術(shù)規(guī)范 第3部分：汽輪發(fā)電機(jī)組》規(guī)定“各汽門的關(guān)閉時(shí)間應(yīng)小于制造廠的要求，制造廠無明確要求時(shí)，關(guān)斷汽門和調(diào)節(jié)汽門的關(guān)閉時(shí)間應(yīng)小于0.3s，其中延遲時(shí)間小于0.1s”；《汽輪機(jī)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)試驗(yàn)導(dǎo)則》規(guī)定超超臨界以上機(jī)組主汽門和調(diào)速汽門其總關(guān)閉時(shí)間建議值均應(yīng)小于0.3s；《發(fā)電廠汽輪機(jī)水輪機(jī)技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則》規(guī)定超超臨界以上機(jī)組汽輪機(jī)主汽門、調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉時(shí)間合格值均應(yīng)小于0.3s；《汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能驗(yàn)收導(dǎo)則》規(guī)定200MW以上大容量機(jī)組主汽門和調(diào)節(jié)汽門油動(dòng)機(jī)動(dòng)作過程時(shí)間建議值均應(yīng)小于0.3s。對(duì)新建機(jī)組、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)大修或技術(shù)改造前后的在役機(jī)組汽輪機(jī)主汽門、調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行測取，判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，這即是火電行業(yè)的普遍要求，也是各大發(fā)電集團(tuán)系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督的必備項(xiàng)目，更是機(jī)組進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)的先決條件。由于汽門關(guān)閉時(shí)間的測定具有一定的精度和響應(yīng)靈敏度的要求，在我們實(shí)地進(jìn)行測試時(shí)，往往會(huì)遇到不少問題，影響試驗(yàn)準(zhǔn)確性，甚至導(dǎo)致測試無效，正所謂“失之毫厘，差之千里”。下面就汽門關(guān)閉時(shí)間測定試驗(yàn)中常見的主要影響因素進(jìn)行分析，希望通過經(jīng)驗(yàn)及理解認(rèn)識(shí)的分享和交流，能對(duì)優(yōu)化試驗(yàn)條件，改進(jìn)試驗(yàn)手段和方法有所幫助。

油動(dòng)機(jī)排油速度的影響。大容量汽輪機(jī)主汽門、調(diào)節(jié)汽門油動(dòng)機(jī)一般采用單側(cè)進(jìn)油，關(guān)閉力主要由操縱座中的彈簧提供，機(jī)組靜態(tài)試驗(yàn)情況下主汽門、調(diào)節(jié)汽門快速關(guān)閉時(shí)的阻力主要來自油動(dòng)機(jī)活塞下腔室需推擠出去的回油，顯而易見回油排出的速度就決定了閥桿下行的速度；為了適應(yīng)快速排油的需求，汽輪機(jī)主汽門、調(diào)節(jié)汽門油動(dòng)機(jī)均配有卸荷閥，此卸荷閥為杯狀滑閥結(jié)構(gòu)，其開啟關(guān)閉受OPC或AST油路控制，當(dāng)OPC或AST油路油壓泄去時(shí)，卸荷閥迅速打開，油動(dòng)機(jī)活塞下腔室與有壓回油及上腔室的排油路徑迅速導(dǎo)通，從而迅速排油；一般來說，卸荷閥為模塊化產(chǎn)品，其選型確定，開啟動(dòng)作排油速度就基本確定了，OPC或AST油壓均起源于壓力油經(jīng)過主汽門、調(diào)節(jié)汽門油動(dòng)機(jī)或高壓遮斷控制塊內(nèi)部裝設(shè)的節(jié)流孔節(jié)流后形成。在OPC或AST系統(tǒng)最大排油量確定的情況下，OPC或AST油進(jìn)油節(jié)流孔越小，OPC或AST油路的動(dòng)作響應(yīng)越快，從而主汽門、調(diào)節(jié)汽門油動(dòng)機(jī)卸荷閥打開越迅速，但對(duì)OPC或AST系統(tǒng)各部件的嚴(yán)密性要求越高，機(jī)組重新掛閘恢復(fù)時(shí)，重建OPC或AST油壓的時(shí)間就越長。根據(jù)多個(gè)電廠主汽門、調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉速度的技改經(jīng)驗(yàn)來看，油動(dòng)機(jī)及保安遮斷系統(tǒng)的排油速度對(duì)汽閥關(guān)閉時(shí)間的影響占比重最大，一般從這方面著手改進(jìn)，均能取得較好效果。

汽閥操縱座彈簧預(yù)緊力的影響。為了確保主汽閥、調(diào)閥閥芯與閥座接觸嚴(yán)密，并有一定密封力，對(duì)主汽閥、調(diào)閥操縱座與閥桿連接時(shí)，使閥芯自由落在閥座上，將操縱座彈簧預(yù)壓縮一定長度，再配準(zhǔn)連接器調(diào)整墊片，調(diào)整連接尺寸，連接緊固。我們知道，主汽門、調(diào)節(jié)汽門在彈簧作用力下從開啟到關(guān)閉，是壓緊的彈簧逐漸釋放能量的動(dòng)態(tài)過程，整個(gè)關(guān)閉過程的快慢取決于彈簧力在行程時(shí)間段上的積分作用。由于在油動(dòng)機(jī)活塞桿、汽閥閥桿尺寸一定的情況下，改變彈簧的預(yù)壓縮量，勢必對(duì)連接尺寸進(jìn)行調(diào)整，而油動(dòng)機(jī)在行程末端存在一個(gè)緩沖區(qū)，其長度一般占整個(gè)行程的10%不到，為了保證閥芯閥座接觸密封面不被關(guān)閉時(shí)的沖擊力損傷，必須使關(guān)閉點(diǎn)閥桿位移對(duì)應(yīng)在油動(dòng)機(jī)緩沖區(qū)內(nèi)，這就限制了對(duì)連接尺寸，從而彈簧預(yù)緊力的調(diào)整；根據(jù)某300MW機(jī)組主汽門、調(diào)速汽門關(guān)閉時(shí)間過長問題的技改經(jīng)驗(yàn)，增大彈簧預(yù)緊力的方法，僅能使汽閥關(guān)閉時(shí)間縮短數(shù)十毫秒。

測量時(shí)所取信號(hào)的影響。我們在主汽閥、調(diào)閥關(guān)閉時(shí)間測定試驗(yàn)過程中，一般采用將ETS機(jī)柜打閘信號(hào)、DEH機(jī)柜上的調(diào)門開度反饋信號(hào)、主汽門全開全關(guān)位置開關(guān)接點(diǎn)信號(hào)接入錄波儀器，因機(jī)組打閘信號(hào)采用了ETS機(jī)柜直接輸出去執(zhí)行環(huán)節(jié)的硬件輸出信號(hào)，于是能很好反映出作為起始點(diǎn)的打閘時(shí)刻；如果取了ETS機(jī)柜通訊至DCS的遮斷狀態(tài)信號(hào)，因涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)算周期，這個(gè)延遲就很可觀了，甚至在所采集的關(guān)閉過程曲線上，會(huì)出現(xiàn)時(shí)序顛倒的情況，使測試失敗。在測取調(diào)節(jié)汽閥關(guān)閉時(shí)間時(shí)，如直接測取DEH機(jī)柜閥門伺服卡件上專用于測試的閥位輸出通道，就能得到理想的響應(yīng)速度和平滑連續(xù)的錄波曲線，但是如果測取選用了經(jīng)過模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換用于一般顯示的閥位反饋輸出通道，所獲得的關(guān)閉錄波曲線將呈現(xiàn)階梯狀，甚至?xí)绊憸y量結(jié)果。如果選擇經(jīng)DEH、DCS計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)出的調(diào)閥閥位反饋，不但錄波曲線呈現(xiàn)很大的階梯狀，時(shí)序因運(yùn)算周期的影響，將有很大延遲，致使測試失敗。

油動(dòng)機(jī)緩沖區(qū)的影響。如上文提到的為保護(hù)閥芯與閥座密封面，防止高速?zèng)_擊帶來的劇烈撞擊損傷，在主汽門、調(diào)節(jié)汽門油動(dòng)機(jī)行程末端設(shè)置有緩沖區(qū)，油動(dòng)機(jī)活塞桿進(jìn)入緩沖區(qū)后，正常排油的路徑被封住，僅能通過狹窄間隙排油，使閥門緩慢關(guān)閉，從調(diào)速汽門測取的關(guān)閉錄波曲線上可以看出，閥門在關(guān)至完全關(guān)閉前有一段平緩曲線，一般緩沖區(qū)長度設(shè)計(jì)為油動(dòng)機(jī)整個(gè)行程的5%～10%；在計(jì)算汽閥關(guān)閉時(shí)間時(shí)，應(yīng)留意緩沖區(qū)的影響，以拐點(diǎn)處切線與全關(guān)位置水平線的交點(diǎn)為計(jì)算終點(diǎn)，更符合測取閥門快關(guān)時(shí)間的目的。對(duì)主汽門采用行程開關(guān)開關(guān)量位置反饋?zhàn)鳛闇y量信號(hào)的，有兩種情況：一種為直行程的機(jī)構(gòu)，油動(dòng)機(jī)、閥桿均在一條直線上運(yùn)動(dòng)，在確定行程開關(guān)的固定位置時(shí)有良好的線性可循，可使閥門關(guān)閉至進(jìn)入緩沖區(qū)后頻臨全關(guān)點(diǎn)，行程開關(guān)恰好接觸，因緩沖區(qū)本身不長，測取的時(shí)間還是能夠反映閥門的真實(shí)快關(guān)過程。另一種為角行程的機(jī)構(gòu)，閥桿為90°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，油動(dòng)機(jī)直線運(yùn)動(dòng)，之間通過連桿、曲柄連接，這種位移轉(zhuǎn)換出現(xiàn)了非線性，閥桿關(guān)閉緩沖區(qū)角度很小但經(jīng)過曲柄、連桿機(jī)構(gòu)，在直線行程的油動(dòng)機(jī)位移上被放大了，需要較長距離的行程實(shí)現(xiàn)，引起主汽門關(guān)閉時(shí)間計(jì)算上緩沖區(qū)時(shí)間占比偏大，時(shí)間整體上過長。這在上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的中壓主汽門上比較常見。

在調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉時(shí)間的測量試驗(yàn)中，伺服閥在打閘后的狀態(tài)，也是關(guān)閉時(shí)間測試結(jié)果的影響因素之一。測定試驗(yàn)時(shí)一般采用人為賦值的方式使調(diào)閥處于全開位置，打閘時(shí)，AST遮斷，產(chǎn)生OPC動(dòng)作，使調(diào)閥油動(dòng)機(jī)卸荷閥迅速打開，泄去活塞下腔室的油壓，而此時(shí)伺服閥仍處于全開位置，仍然有源源不斷的壓力油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)，盡管進(jìn)入的壓力油足以通過卸荷閥迅速排出，但增大了系統(tǒng)回油的負(fù)擔(dān)，在回油不良或設(shè)計(jì)不足的情況下也會(huì)影響關(guān)閉速度；調(diào)閥在機(jī)組真實(shí)運(yùn)行過程中跳閘時(shí)，DEH控制邏輯設(shè)計(jì)有將伺服閥立即回零的功能；如果在測試中，ETS打閘同時(shí)使伺服閥立即回零，將更貼合實(shí)際關(guān)閉過程。

作者簡介：

周杰（1975-），男，高級(jí)工程師，現(xiàn)供職于新疆電力建設(shè)調(diào)試所有限責(zé)任公司，多年從事火電機(jī)組汽輪機(jī)專業(yè)試驗(yàn)、調(diào)試工作。endprint