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        汽輪機(jī)壓力調(diào)節(jié)閥卡澀故障分析與處理

        2022-09-27 10:37:34夏增陽
        設(shè)備管理與維修 2022年16期
        關(guān)鍵詞:卡澀調(diào)節(jié)閥溫差

        夏增陽

        (中廣核核電運(yùn)營有限公司,廣東深圳 454000)

        0 引言

        汽輪機(jī)是發(fā)電廠的核心設(shè)備,由于其高速運(yùn)轉(zhuǎn)的特性,軸承會產(chǎn)生大量的熱,因此需要大量的油用于軸承系統(tǒng)的冷卻與潤滑。汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)在防止軸承與轉(zhuǎn)子超溫過程中起著決定性作用。潤滑油供應(yīng)系統(tǒng)是蒸汽輪機(jī)輔助系統(tǒng)的組成部分,它的功能是為汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的軸承以及盤車裝置提供適當(dāng)壓力、溫度和流量的潤滑油,此外還起到軸承的潤滑和冷卻以及頂起主軸的作用。

        某電站機(jī)組汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)正常工況由恒定流量泵供油,為了克服流量損耗的變化并使油壓穩(wěn)定在恒定值,在主供油管道上并聯(lián)一壓力調(diào)節(jié)閥,使多余的潤滑油回到主油箱。

        1 壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)組成與工作原理

        汽輪機(jī)潤滑油壓力調(diào)節(jié)閥主要由閥殼、閥碟、彈簧、閥蓋、調(diào)整螺桿、罩螺母組成,彈簧作用于閥碟上,可通過調(diào)整螺桿調(diào)整彈簧預(yù)緊力,罩螺母防止?jié)櫥脱卣{(diào)整螺桿向外泄漏(圖1)。

        圖1 壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)

        維持恒定壓力的潤滑油供油管道與調(diào)節(jié)閥法蘭接口A 相連接??刂朴屯ㄟ^接口B 作用于閥碟的兩極臺面上,使閥碟升高閥門打開,彈簧被壓縮,彈簧的壓緊力與控制壓力動態(tài)平衡,使其供油管道上油壓達(dá)到設(shè)定值。系統(tǒng)的壓力越高,閥碟升起的高度越高,泄油口通流面積越大,因此系統(tǒng)壓力越高,排放到油箱的油量越大。通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺桿可以將壓力維持到設(shè)定值。通過閥碟漏入閥蓋中的潤滑油將從閥殼上的接口C 排除。

        壓力調(diào)節(jié)閥配備一球閥(圖2),該球閥可以起到緩沖作用,提高調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性,同時(shí)在切換泵引起壓降時(shí)能夠給出良好的動態(tài)響應(yīng)。

        圖2 球閥

        2 壓力調(diào)節(jié)閥故障分析及處理措施

        2.1 故障現(xiàn)象

        在X01 大修期間,機(jī)械專業(yè)回裝壓力調(diào)節(jié)閥過程中發(fā)現(xiàn)入口法蘭存在裂紋,更換修復(fù)的閥門;1 月29 日上午啟動汽輪機(jī)潤滑油泵對潤滑油母管油壓進(jìn)行在線調(diào)整,壓力整定至238 kPa。1月29 日下午16 時(shí)左右,汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)壓力陡增至270 kPa,晚上20 時(shí)左右,機(jī)械人員再次調(diào)整該壓力調(diào)節(jié)閥。由于系統(tǒng)已在線,整個調(diào)整過程汽輪機(jī)潤滑油泵均保持運(yùn)行。全行程調(diào)整壓力調(diào)節(jié)閥,系統(tǒng)壓力均未發(fā)生變化,保持在270 kPa。1 月30 日。機(jī)械人員聯(lián)合電廠各專業(yè)評估閥門全關(guān)狀態(tài)對機(jī)組的影響,各方一致認(rèn)為在汽輪機(jī)潤滑油油泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)母管油壓低于300 kPa 時(shí)可滿足要求,最終將壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)至全關(guān)位置,母管油壓270 kPa,同時(shí)在X01 大修啟機(jī)過程中對系統(tǒng)管道以及壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行測振,性能專業(yè)現(xiàn)場評價(jià)結(jié)果合格。機(jī)組維持運(yùn)行至X02 停機(jī)。汽輪機(jī)壓力調(diào)節(jié)閥失去調(diào)壓功能,系統(tǒng)存在超壓或壓力過低風(fēng)險(xiǎn),存在重大安全風(fēng)險(xiǎn),調(diào)壓閥卡澀問題亟待解決。

        2.2 原因分析

        在X02 大修期間,機(jī)械人員根據(jù)該閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),逐項(xiàng)排查并試驗(yàn)驗(yàn)證,分析卡澀的基本原因有:①控制油信號管線堵塞,閥芯失去開啟動力;②控制油逆止閥故障導(dǎo)致信號油泄漏;③機(jī)械雜質(zhì)卡澀、銹蝕、腐蝕等導(dǎo)致閥芯卡澀;④活塞間隙偏大信號油泄漏;⑤間隙偏小溫差導(dǎo)致閥芯卡澀。

        (1)控制油信號管線堵塞?,F(xiàn)場拆開壓力調(diào)節(jié)閥信號管線發(fā)現(xiàn)有少量積油流出,使用壓縮空氣吹氣不通,用吸塵器進(jìn)行抽吸,抽出約200 mL 積油,無雜質(zhì)和異物,再次吹氣試驗(yàn)通暢,啟泵后通油驗(yàn)證通暢。確認(rèn)信號管線通暢無異常。

        (2)控制油逆止閥故障導(dǎo)致信號油泄漏。解體壓力調(diào)節(jié)閥逆止閥檢查無異常,同時(shí)解體新備件逆止閥對比檢查無異常,排除控制油逆止閥故障導(dǎo)致信號油泄漏的可能。

        (3)機(jī)械雜質(zhì)卡澀、銹蝕、腐蝕等導(dǎo)致閥芯卡澀。解體檢查壓力調(diào)節(jié)閥,發(fā)現(xiàn)閥芯表面無銹蝕、腐蝕和明顯卡澀痕跡,且未發(fā)現(xiàn)明顯的顆粒雜質(zhì),用手活動靈活自如。確認(rèn)未發(fā)生機(jī)械雜質(zhì)卡澀、銹蝕、腐蝕等導(dǎo)致閥芯卡澀的現(xiàn)象(圖3)。

        圖3 閥芯部件

        (4)活 塞間隙偏大信號油泄漏。將新備件在試驗(yàn)臺上進(jìn)行新舊備件啟動壓力試驗(yàn),通過試驗(yàn)臺模擬控制油進(jìn)行測試,發(fā)現(xiàn)閥芯動作無異常。確認(rèn)無活塞間隙偏大信號油泄漏的可能。

        (5)間 隙偏小溫差導(dǎo)致閥芯卡澀。對壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行解體測量,閥芯與閥套配合間隙B/C 在標(biāo)準(zhǔn)范圍,A 值在標(biāo)準(zhǔn)的下限且表面較粗糙(圖4、表1)。

        表1 壓力調(diào)節(jié)閥閥芯與閥套配合間隙 mm

        圖4 壓力調(diào)節(jié)閥工作原理

        對壓力調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥套進(jìn)行膨脹試驗(yàn),閥芯與閥套在恒溫槽內(nèi)同步加熱,在20~45 ℃內(nèi)無卡澀且間隙保持不變;當(dāng)用兩個恒溫槽對閥芯與閥套分別進(jìn)行加熱,當(dāng)溫差達(dá)到一定程度后,再裝配時(shí)發(fā)生卡澀現(xiàn)象,溫差越大卡澀越嚴(yán)重。

        再次進(jìn)行模擬升溫試驗(yàn),選取調(diào)試故障當(dāng)天相同的室溫(19 ℃),用熱風(fēng)模擬熱油在室內(nèi)加熱閥芯和閥體下部,待閥芯達(dá)到當(dāng)時(shí)的油溫30 ℃,此時(shí)閥芯與閥套溫差較大并出現(xiàn)卡澀(圖5)。即在實(shí)際應(yīng)用條件下,溫差導(dǎo)致了閥芯和閥套卡澀。

        圖5 閥芯與閥套測溫

        2.3 處理措施

        根據(jù)上述分析結(jié)果,認(rèn)為閥芯與閥套間隙偏小,存在溫差導(dǎo)致熱膨脹是閥門卡澀的根本原因。因此,對閥芯進(jìn)行加工,使閥芯與閥套的間隙A 值達(dá)到上限。加工完成后,再次對壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行溫差試驗(yàn),結(jié)果顯示溫差在15 ℃之內(nèi)未出現(xiàn)卡澀,但當(dāng)溫差≥15 ℃時(shí)調(diào)節(jié)閥再次出現(xiàn)卡澀。并對該閥再次進(jìn)行壓力調(diào)整特性試驗(yàn),其啟動壓力無明顯變化,調(diào)節(jié)特性穩(wěn)定,驗(yàn)證閥芯與閥套配合間隙A 值達(dá)到上限對調(diào)節(jié)無影響。

        3 結(jié)論

        通過以上分析及試驗(yàn),確認(rèn)閥芯與閥套間隙A 偏小,在環(huán)境溫度較低時(shí),溫差導(dǎo)致閥芯的膨脹大于閥套的膨脹,閥芯與閥套間隙消失而卡澀,是壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)整失效的根本原因。在壓力調(diào)節(jié)閥的壓力整定過程中,如果發(fā)生卡澀現(xiàn)象,可以對閥體進(jìn)行充分的通油或?qū)﹂y體進(jìn)行保溫措施,消除溫差導(dǎo)致的卡澀;如果閥芯在全關(guān)位置卡澀,壓力調(diào)整桿必須頂緊閥芯,防止在運(yùn)行中突然開啟,導(dǎo)致系統(tǒng)壓力低而跳機(jī);對于定購的新備件,要求閥芯與閥套的配合間隙A 值加工在上限;新備件的儲存做好防銹保養(yǎng),在使用要前進(jìn)行解體檢查,清除銹蝕,確認(rèn)A 值在標(biāo)準(zhǔn)上限。

        該型壓力調(diào)節(jié)閥在多臺機(jī)組應(yīng)用,控制汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)的供油壓力,屬關(guān)鍵敏感設(shè)備。汽輪機(jī)啟動時(shí)要求油溫大于30 ℃,在國內(nèi)冬季大部分地區(qū)氣溫低于20 ℃,系統(tǒng)啟動時(shí)壓力調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥套實(shí)際溫差大于4 ℃,在閥芯與閥套的加工間隙處于下限0.04 mm 時(shí)必然發(fā)生卡澀。通過模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證,該型壓力調(diào)節(jié)閥的閥芯和閥套間隙達(dá)到上限時(shí)可滿足應(yīng)用需求。

        4 結(jié)束語

        根據(jù)電站機(jī)組汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及工作原理,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際,參照相關(guān)資料,分析壓力調(diào)節(jié)閥閥門卡澀的根本原因,提出處理方案并在大修中實(shí)施改造。通過機(jī)組的日常運(yùn)行參數(shù)檢測,驗(yàn)證閥門正常動作,調(diào)節(jié)功能正常,解決了壓力調(diào)節(jié)閥卡澀的重大設(shè)備缺陷,保證機(jī)組在整個換料周期內(nèi)安全可靠運(yùn)行。

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