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        728 MW汽輪機(jī)調(diào)門(mén)卡澀原因分析與處理措施

        2021-07-01 06:59:50
        科技視界 2021年15期
        關(guān)鍵詞:卡澀汽門(mén)滑閥

        劉 劍

        (中核核電運(yùn)行管理有限公司運(yùn)行五處,浙江 海鹽314300)

        0 引言

        秦山核電三廠(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“秦三廠”)兩臺(tái)機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)型號(hào)為T(mén)C4F-52,為單軸、三缸、四排汽、再熱凝器沖動(dòng)式。每臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)有主汽門(mén)、調(diào)門(mén)、再熱主汽門(mén)、再熱調(diào)門(mén)各4個(gè),共16個(gè)汽門(mén),其中,有伺服調(diào)節(jié)功能的有7個(gè),分別是:2#主汽門(mén)(簡(jiǎn)稱(chēng)MSV)、4個(gè)調(diào)門(mén)(CV)、再熱調(diào)門(mén)(ICV)C、再熱調(diào)門(mén)D。 在執(zhí)行調(diào)門(mén)全行程動(dòng)作試驗(yàn)期間,兩臺(tái)機(jī)組多次發(fā)生調(diào)門(mén)卡澀現(xiàn)象。其中,1號(hào)機(jī)組4#調(diào)門(mén)1次,2號(hào)機(jī)組3#調(diào)門(mén)4次。一個(gè)調(diào)門(mén)卡澀失去調(diào)節(jié)作用后,其他調(diào)門(mén)也將不在正常的控制位,汽輪機(jī)功率控制將受到嚴(yán)重影響。

        1 調(diào)門(mén)控制原理

        汽輪機(jī)控制油(簡(jiǎn)稱(chēng)EHC油)分為動(dòng)力油和保護(hù)油兩部分。動(dòng)力油進(jìn)入主汽門(mén)、調(diào)門(mén)、再熱主汽門(mén)、再熱調(diào)門(mén)等設(shè)備的油動(dòng)機(jī)活塞,和閥門(mén)機(jī)構(gòu)的彈簧配合,開(kāi)啟和控制閥門(mén);保護(hù)油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)的控制閥,控制動(dòng)力油進(jìn)出油動(dòng)機(jī)的活塞,實(shí)現(xiàn)閥門(mén)啟閉,緊急情況下,保護(hù)油快速泄壓,切斷動(dòng)力油供給并快速泄壓,各汽門(mén)快速關(guān)閉,從而達(dá)到汽機(jī)保護(hù)的目的。秦三廠汽輪機(jī)調(diào)門(mén)控制回路由伺服閥、快關(guān)電磁閥和遮斷閥3個(gè)主要設(shè)備組成。保護(hù)油經(jīng)快關(guān)電磁閥進(jìn)入遮斷閥閥腔,推動(dòng)遮斷閥閥芯克服彈簧力使其打開(kāi);動(dòng)力油經(jīng)打開(kāi)的遮斷閥,通過(guò)伺服閥按照控制信號(hào)比例調(diào)壓后進(jìn)入油動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)調(diào)門(mén)開(kāi)度。調(diào)門(mén)控制原理如圖1所示。

        圖1 調(diào)門(mén)控制原理圖

        伺服閥是由力矩馬達(dá)、兩級(jí)液壓放大和機(jī)械反饋系統(tǒng)等組成。當(dāng)線圈中有電流通過(guò),產(chǎn)生一磁場(chǎng),在其兩側(cè)磁鐵的作用下,產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)力矩,使擋板轉(zhuǎn)動(dòng)。擋板轉(zhuǎn)動(dòng)使兩只噴嘴前的油壓不相等,則滑閥兩端的油壓也不相等,差壓導(dǎo)致滑閥移動(dòng),使滑閥凸肩控制的油口開(kāi)大或關(guān)小,并控制通往油動(dòng)機(jī)活塞下腔的高壓油,最終控制調(diào)門(mén)開(kāi)度。伺服閥工作原理如圖2所示。

        圖2 伺服閥工作原理圖

        在進(jìn)行調(diào)門(mén)試驗(yàn)時(shí),操縱員按下“CV TEST”按鈕后,伺服閥減小進(jìn)入油動(dòng)機(jī)的動(dòng)力油油壓,調(diào)門(mén)逐步關(guān)??;當(dāng)調(diào)門(mén)開(kāi)度小于10%后,快關(guān)電磁閥動(dòng)作,對(duì)遮斷閥閥腔泄壓,遮斷閥關(guān)閉,進(jìn)入油動(dòng)機(jī)的動(dòng)力油被截?cái)嗖⑿箟?,調(diào)門(mén)關(guān)閉;松開(kāi)“CV TEST”按鈕后,快關(guān)電磁閥復(fù)位、遮斷閥復(fù)位、伺服閥復(fù)位,進(jìn)入油動(dòng)機(jī)油壓建立,調(diào)門(mén)打開(kāi)。

        2 原因分析與改進(jìn)措施

        2.1 原因分析

        從調(diào)門(mén)的控制原理分析,只要快關(guān)電磁閥、遮斷閥或伺服閥中的任意一個(gè)設(shè)備故障都可能導(dǎo)致調(diào)門(mén)失去調(diào)節(jié)功能??礻P(guān)電磁閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)有明顯的指示,如果是快關(guān)電磁閥動(dòng)作不正常,通過(guò)目視檢查可以發(fā)現(xiàn),且維修人員可以使用專(zhuān)用工具活動(dòng)閥芯以消除故障;如果是伺服閥缺陷,通過(guò)插拔伺服閥的信號(hào)接頭或可消除調(diào)門(mén)卡澀缺陷,插拔無(wú)效則通過(guò)在線更換伺服閥[1],可消除缺陷,在線更換伺服閥技術(shù)多數(shù)電廠都已熟練掌握;遮斷閥既沒(méi)有閥門(mén)指示,也沒(méi)有快速有效的消缺方法,如果是遮斷閥卡澀無(wú)法復(fù)位,只能通過(guò)銅棒敲擊遮斷閥有可能使遮斷閥閥芯復(fù)位,敲擊無(wú)效則只能停機(jī)處理。

        通過(guò)以上簡(jiǎn)單的干預(yù)措施顯然無(wú)法從根本上解決調(diào)門(mén)卡澀的問(wèn)題。因此2018年10月2日,秦三廠2#機(jī)組小修將在2018年7月4日試驗(yàn)中發(fā)生卡澀的3號(hào)調(diào)門(mén)關(guān)斷閥、2018年8月1日試驗(yàn)中發(fā)生卡澀的2號(hào)主汽門(mén)、再熱調(diào)門(mén)D上的關(guān)斷閥連同其上游快關(guān)電磁閥一同送到上海寶柯進(jìn)行解體檢查,同時(shí)也抽檢了幾個(gè)沒(méi)有發(fā)生卡澀的關(guān)斷閥和電磁閥做狀態(tài)比對(duì),以查找導(dǎo)致閥門(mén)出現(xiàn)卡澀的原因。閥門(mén)解體結(jié)果如表1所示。

        表1 閥門(mén)解體檢查的結(jié)果

        解體檢查的結(jié)果可見(jiàn):3個(gè)出現(xiàn)卡澀的滑閥體面都有明顯的被硬質(zhì)顆粒拉磨、劃痕,滑動(dòng)配合面有明顯被腐蝕、磨損和單邊滑磨癥狀,表面粗糙度變大,增大了滑閥滑動(dòng)阻力。遮斷閥內(nèi)驅(qū)動(dòng)(小)閥芯上、快關(guān)閥內(nèi)閥芯體面積存少量油泥;快關(guān)電磁閥腔內(nèi)有可見(jiàn)的硬質(zhì)顆粒及軟性異物。綜合判斷,導(dǎo)致滑閥卡澀的主因是硬質(zhì)顆粒雜物被沖流到滑閥內(nèi),EHC油中的少量油泥不至于導(dǎo)致卡澀,為促成原因。

        在過(guò)去的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)中,出現(xiàn)調(diào)門(mén)卡澀故障,多數(shù)認(rèn)為是油泥堵塞伺服閥的滑閥所致[2],而這次解體檢修讓油質(zhì)中的硬質(zhì)顆粒第一次出現(xiàn)在我們的視線中。經(jīng)分析,硬質(zhì)顆粒可能來(lái)源如下:

        (1)油動(dòng)機(jī)、電磁閥解體檢修過(guò)程中的殘留;

        (2)油動(dòng)機(jī)進(jìn)油管段連接時(shí),螺紋絲扣對(duì)接時(shí)誤入;

        (3)電磁閥等復(fù)裝時(shí),外部落入;

        (4)閥芯/閥腔體面長(zhǎng)期被(酸性)腐(侵)蝕所致。

        2.2 處理措施

        措施一:變更改造

        為了提升EHC油品,1#機(jī)組于2013年大修期間更換了EHC油,但是更換完1個(gè)月后,汽輪機(jī)主跳閘電磁閥多次發(fā)生油泥淤積引發(fā)的卡澀現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)西安熱工院分析:EHC油長(zhǎng)時(shí)間使用,油中會(huì)溶解一些大分子結(jié)構(gòu)(如油泥),而新油、管道內(nèi)殘油和管道內(nèi)壁附著的油泥混合會(huì)加速油泥的析出,并且隨著EHC油的流動(dòng)淤積在伺服閥、電磁閥等設(shè)備上。經(jīng)過(guò)綜合考量,2#機(jī)組EHC油沒(méi)有再更換新油。而是將EHC油的硅藻土過(guò)濾器改造成樹(shù)脂再生濾芯,具體表現(xiàn)是:(1)可以去除油泥;(2)可以降低油的酸值;(3)可以提高油的電阻率;(4)可以使油的顏色變淺。此外,為了使EHC油中的水分含量維持在較低水平,減緩磷酸酯水解、老化,為兩臺(tái)機(jī)組EHC油系統(tǒng)增加在線防水、除水裝置。

        措施二:工作控制

        EHC油泵單元區(qū)域在汽輪機(jī)廠房?jī)?nèi)采用開(kāi)放式布置。為了防止灰塵進(jìn)入,秦三廠兩臺(tái)機(jī)組在EHC油泵單元區(qū)域都搭建了防塵棚。日常維修過(guò)程中也要加強(qiáng)對(duì)檢修過(guò)程中異物控制,防止油動(dòng)機(jī)、電磁閥等解體檢修、系統(tǒng)開(kāi)口作業(yè)時(shí)導(dǎo)致硬質(zhì)顆?;烊胗拖到y(tǒng)。

        措施三:預(yù)防性維修

        增加EHC油樹(shù)脂濾芯更換頻率等預(yù)防性維修工作的頻度。制訂專(zhuān)門(mén)的汽輪機(jī)控制油系統(tǒng)沖洗作業(yè)計(jì)劃,加強(qiáng)對(duì)保護(hù)油等回路支管和轉(zhuǎn)角處的沖洗力度,嚴(yán)格根據(jù)化學(xué)控制參數(shù)指標(biāo)控制油品。

        措施四:缺陷維修

        機(jī)組大修期間,整體更換了16個(gè)汽門(mén)的伺服閥、遮斷閥,并對(duì)更換下來(lái)的閥門(mén)進(jìn)行檢測(cè),對(duì)于狀態(tài)評(píng)價(jià)合格的閥門(mén)用于備件入庫(kù)處理。閥門(mén)更換后,近兩年內(nèi)機(jī)組都沒(méi)有再發(fā)生過(guò)調(diào)門(mén)卡澀故障。

        3 結(jié)語(yǔ)

        調(diào)門(mén)卡澀故障在大多數(shù)電廠中都有發(fā)生,應(yīng)對(duì)這一故障的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總是在不斷積累,而隨著設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行后的不斷老化,也會(huì)有新問(wèn)題出現(xiàn),需要深入開(kāi)展這方面的研究,不斷地完善和改進(jìn),努力地去提高汽輪機(jī)設(shè)備的可靠性[3],確保機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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