仲廣玉（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

1 速關(guān)閥常見結(jié)構(gòu)及工作原理

汽輪機(jī)主汽門，俗稱速關(guān)閥，是切斷汽輪機(jī)進(jìn)汽的主要關(guān)閉機(jī)構(gòu)，在緊急狀態(tài)下需要急停汽輪機(jī)時(shí)，可以快速切斷進(jìn)汽，以達(dá)到保護(hù)機(jī)組的目的。文章結(jié)合實(shí)際，對兩起速關(guān)閥液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作故障導(dǎo)致的速關(guān)閥故障進(jìn)行介紹。

汽輪機(jī)在停機(jī)時(shí)速關(guān)閥處于關(guān)閉位置，汽輪機(jī)在沖轉(zhuǎn)啟動(dòng)和正常運(yùn)行時(shí)速關(guān)閥處于全開狀態(tài)。常見汽輪機(jī)的速關(guān)閥（如圖1所示），它主要由閥體和油缸兩部分構(gòu)成。這里著重介紹油缸部分，主要由油缸（10）、活塞（13）、彈簧（14）、活塞盤（16）及密封件等構(gòu)成，油缸用螺栓固定在閥體的閥蓋（5）上。

圖1 汽輪機(jī)速關(guān)閥

油缸部分（外形圖如圖2所示）是速關(guān)閥全開和關(guān)閉的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在通過電磁閥操作開啟速關(guān)閥時(shí)，油缸部分有如下相應(yīng)動(dòng)作：啟動(dòng)油進(jìn)入通至活塞上端，活塞通過油壓作用克服彈簧力被壓向活塞盤，活塞與活塞盤二者之間的密封面相接觸。此時(shí)速關(guān)油E進(jìn)入通至活塞盤下側(cè)，活塞盤下側(cè)的速關(guān)油緩建立的同時(shí)，啟動(dòng)油也開始有序泄放。這樣活塞盤和活塞形成一個(gè)整體構(gòu)件，在速關(guān)油和啟動(dòng)油的油壓差作用下，緩慢向上移動(dòng)，直至被最上端的試驗(yàn)活塞限位。閥桿上端與活塞盤連接在一起，所以速關(guān)閥隨著活塞盤移動(dòng)的同時(shí)開啟/關(guān)閉。在速關(guān)閥接收指令需要?jiǎng)幼鲿r(shí)，速關(guān)油會(huì)被泄放隨即失壓，彈簧由壓縮狀態(tài)轉(zhuǎn)為伸開，原來作為整體的活塞與活塞盤開始分離，活塞盤底下的速關(guān)油從T1口排出，活塞盤與速關(guān)閥即刻被推至關(guān)閉位置[1]。

圖2 油缸外形圖

2 速關(guān)閥活塞盤卡澀泄壓

在停機(jī)速關(guān)閥活動(dòng)試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)速關(guān)閥無法開啟。活動(dòng)試驗(yàn)中，啟動(dòng)油可正常建立，但隨后需要建立的速關(guān)油一直處在較低壓力的不正常狀態(tài)。排查潤滑油泵出口壓力正常，不存在油泵出力不足現(xiàn)象；排查滑油母管減壓閥正常，不存在故障導(dǎo)致的大量泄壓。排查速關(guān)控制模塊的速關(guān)電磁閥，懷疑其動(dòng)作異常，但更換該電磁閥后，再試速關(guān)閥依然無法開啟，故障現(xiàn)象相同。進(jìn)一步懷疑速關(guān)油是否真正建立過，開始排查速關(guān)控制模塊的速關(guān)油輸出是否正常。速關(guān)控制模塊是汽輪機(jī)保安系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的集合，各個(gè)部套組合成一個(gè)總體，克服了油管路穿插復(fù)雜的缺陷，但給進(jìn)一步細(xì)節(jié)檢查帶來極大難度。如何在不解體速關(guān)控制模塊的前提下確認(rèn)速關(guān)油建立與否？經(jīng)研究后想到的簡便方法是在速關(guān)油進(jìn)油缸的E口處做臨時(shí)封堵。再次試驗(yàn)速關(guān)油，通過表計(jì)指示發(fā)現(xiàn)速關(guān)油可以正常建立，并且油壓在理想正常范圍。因此排除了速關(guān)控制模塊故障，同時(shí)將故障點(diǎn)鎖定在了速關(guān)油缸內(nèi)部，難道內(nèi)部有非正常泄油？解體速關(guān)閥油缸，發(fā)現(xiàn)在活塞盤邊緣斜向搭接了一根圓柱銷（如圖3所示），在活塞盤與圓柱銷兩端搭接處均有明顯壓痕，圓柱銷有明顯彎曲（如圖4所示）。

圖3 圓柱銷

圖4 彎曲圓柱銷

圓柱銷位于活塞盤上部的彈簧座的中心孔內(nèi)，起到對彈簧座的限位作用，允許彈簧座在限位位置進(jìn)行原地轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)油缸結(jié)構(gòu)，此次故障就有了合理解釋：圓柱銷脫落并被帶出，剛好斜向搭在了活塞盤邊緣。此時(shí)在啟動(dòng)油壓力下，彈簧連同活塞一同被壓向活塞盤。正常情況下，活塞與活塞盤應(yīng)該嚴(yán)密接觸，足以形成一個(gè)封閉空間，該封閉空間內(nèi)部與泄油口T1相連，由E口進(jìn)入的速關(guān)油無法進(jìn)入封閉空間，也就無法泄油。圓柱銷剛好搭在密封面處，導(dǎo)致無法形成封閉空間，速關(guān)油就會(huì)一直從泄油口T1處泄出，速關(guān)油壓持續(xù)偏低，無法克服彈簧壓力，也就無法打開速關(guān)閥。圓柱銷脫落是個(gè)偶然事件，脫落后沒有滾落到其他地方卻剛好搭在活塞盤邊緣，就更是個(gè)小概率事件，雖然故障解釋比較容易，但故障發(fā)生真相讓人意想不到[2]！

3 速關(guān)閥活塞密封面失效泄壓

無獨(dú)有偶，幾乎同樣的小概率事件發(fā)生在另一速關(guān)閥處。另一臺(tái)小型驅(qū)動(dòng)用汽輪機(jī)進(jìn)行速關(guān)閥定期活動(dòng)試驗(yàn)，速關(guān)閥試驗(yàn)掛扣多次，但成功率較低。由于不是每次都失敗，觀察現(xiàn)場油路流程（如圖5所示）。將懷疑方向放在了速關(guān)閥油缸進(jìn)油前的泄油電磁閥處，所以聯(lián)系儀表檢查電磁閥是否在間歇性故障。解體電磁閥，未發(fā)現(xiàn)線圈故障，閥內(nèi)件完好。拆下電磁閥，做水流通試驗(yàn)，驗(yàn)證電磁閥開閉完好。在泄油旁路活接前加裝臨時(shí)封堵，回裝電磁閥，再次試驗(yàn)速關(guān)閥，故障依舊，已然排除電磁閥故障。將速關(guān)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的罩殼打開，才見到全貌，包括油缸、連桿、掛扣組件（如圖6所示）。

圖5 現(xiàn)場油路流程圖

圖6 速關(guān)閥全貌圖

多次試驗(yàn)速關(guān)閥掛扣，對比掛扣成功和失敗的不同之處，確認(rèn)是油缸連桿的伸縮度長短不同導(dǎo)致。當(dāng)掛扣成功時(shí)，連桿伸出量較長，掛鉤能夠鉤回掛扣（如圖7所示）；當(dāng)掛扣失敗時(shí)，連桿未有伸出動(dòng)作，掛鉤不能鉤回（如圖8所示）。驅(qū)動(dòng)連桿伸/縮，是依靠進(jìn)油/泄油對油缸內(nèi)進(jìn)行彈簧壓縮/釋放，連帶活塞桿進(jìn)行伸/縮。檢查進(jìn)油壓力在正常范圍，排除進(jìn)油壓力不足的可能。速關(guān)油進(jìn)速關(guān)油缸前有一處節(jié)流孔板，打開檢查未見異常[3]。節(jié)流孔板后還有一路進(jìn)危急遮斷器，如果有泄油也會(huì)導(dǎo)致后面進(jìn)油缸速關(guān)油壓不足，解體檢查，彈簧等部件完好。恢復(fù)危急遮斷器后，將此油路臨時(shí)封堵，試驗(yàn)速關(guān)閥動(dòng)作仍無法正常順暢開閉，將危急遮斷器這路故障可能排除。

圖7 掛扣到位

圖8 掛鉤未到到位

確認(rèn)再無外界因素后，將故障點(diǎn)集中在了速關(guān)油缸本體。懷疑油缸內(nèi)有泄油，遂將油缸解體?；钊P的圓周面保持與內(nèi)缸的間隙配合，活塞盤圓周面上有三道圓溝，起到潤滑及密封作用（如圖9所示）。圓周密封面上有少量渣屑，可能是裝配所留或者潤滑油帶入異物，對圓周密封面及油缸內(nèi)部做細(xì)致清理。圓周面上還有少量細(xì)微拉痕（如圖10所示），金相砂紙做輕微打磨。彈簧及壓縮性能完好。未發(fā)現(xiàn)其他明顯異常。判斷此次故障為渣屑導(dǎo)致密封面失效，速關(guān)油壓泄漏使得壓縮動(dòng)力不足。

圖9 活塞盤密封

圖10 圓周面拉痕

4 其他軟故障

以上是速關(guān)油出現(xiàn)的硬故障，此外，實(shí)際操作中還經(jīng)常遇到這樣一種軟故障。當(dāng)機(jī)組和油系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)間較長時(shí)，再做速關(guān)閥活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)油壓建立緩慢，甚至無法建立。一般情況下，將速關(guān)油或者潤滑油多做幾次啟停就可解決。在有設(shè)置蓄能器的地方，一般底部設(shè)有放油/充油閥，反復(fù)小幅開關(guān)幾次也能解決問題。故障原因通常為油系統(tǒng)長期停用再投用時(shí)，油系統(tǒng)內(nèi)存在空氣未被排出。排出空氣的方法就是啟停幾次或者進(jìn)行在線充/放油。如果上述方法無效時(shí)，就要做深層次的排查。

5 結(jié)語

上述詳細(xì)介紹的兩起速關(guān)閥液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作故障均是由油缸內(nèi)部速關(guān)油泄漏導(dǎo)致。故障現(xiàn)象明顯，但故障方向很多，油路系統(tǒng)復(fù)雜，加之由于油缸內(nèi)部不可見，都給排查帶來了一定難度。即便如此，要大膽敢于懷疑，任何細(xì)節(jié)的疏漏都有可能與真相擦肩而過。在未有確鑿證據(jù)前冒然拆檢不但沒有意義，還會(huì)干擾故障排查。排查過程還需運(yùn)行人員與檢修人員同步參與其中，協(xié)同配合，豐富思路。因此，排查順序、排除方向、故障鎖定是解決此類問題的關(guān)鍵，文章也做了排查示范，希望能夠?qū)鉀Q此類相似問題給予啟發(fā)。檢修時(shí)重視油系統(tǒng)清潔度，發(fā)現(xiàn)異物及時(shí)清理，并要排查異物來源，檢修過程還要防止異物進(jìn)入。運(yùn)行時(shí)做好潤滑油油質(zhì)監(jiān)督，重視油質(zhì)品格，及時(shí)定期濾油或換油。