調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)安裝調(diào)試故障診斷分析

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摘要:以某抽汽背壓式汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)為例，介紹了調(diào)試過程中調(diào)門卡澀、遮斷油壓低和管道振動大等故障，通過溫度、壓力參數(shù)監(jiān)測和原理分析等手段，確定了故障原因為油質(zhì)污染、油溫過低等，并提出了環(huán)境控制、重點沖洗等解決方案和預(yù)防措施。研究成果可為新機組安裝調(diào)試提供參考。

關(guān)鍵詞:調(diào)節(jié)保安系統(tǒng);故障診斷;安裝調(diào)試

汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)調(diào)試是汽輪機調(diào)試啟動的主要項目之一［1］，調(diào)試過程故障率高，極易影響整個汽輪機的調(diào)試進程。現(xiàn)有研究對電磁閥、伺服閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障分析偏多，而本文針對調(diào)試過程中調(diào)閥無法開啟、遮斷油壓低和管路振動大等問題進行了分析研究，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，為安裝調(diào)試過程故障診斷提供參考，確保機組的順利投運。

1系統(tǒng)概述及調(diào)試前工作

1．1系統(tǒng)概述

該機組供油裝置位于4．5m平臺，供油泵額定壓力14MPa，設(shè)有主汽門油動機1臺，位于9m平臺地面。設(shè)有高壓調(diào)門油動機4臺，2臺位于9m平臺，2臺位于前汽缸頂部。因該機型設(shè)有工業(yè)抽汽和供熱排汽，執(zhí)行機構(gòu)中增設(shè)了3個工業(yè)抽汽油動機以及2個快關(guān)閥油動機，且無機械超速跳閘機構(gòu)［2］。其中3個工業(yè)抽汽油動機位于汽缸頂部，即系統(tǒng)最遠端，工業(yè)抽汽快關(guān)閥位于4．5m平臺，距供油裝置約1．5m，供熱快關(guān)閥位于9m平臺地面，距供油裝置水平距離約5m，也處于系統(tǒng)遠端。另設(shè)有1個手動打閘裝置，在高調(diào)門壓力油管路設(shè)有2組高壓蓄能器，在工業(yè)抽汽壓力油管路上設(shè)有1組高壓蓄能器，供熱快關(guān)門壓力油管路和有壓回油管路位于9m平臺上，有高低壓蓄能器各一個。

1．2調(diào)試前工作

抗燃油管路采用不銹鋼管件，焊接質(zhì)量檢測合格。安裝過程使用高溫蒸汽吹掃后，用干凈的白紡綢布沾丙酮清理干凈，并在兩頭用塑料布包好待用。現(xiàn)場達不到條件時，也可用壓縮空氣和酒精代替蒸汽和丙酮。油動機安裝過程中所有零組件均必須去毛刺并清洗后才能總裝，特別是集成塊。所有橡膠零件均應(yīng)由耐磷酸酯抗燃油材料制成，并在無水酒精中清洗、晾干后使用。管路與集成模塊和油動機連接處多數(shù)采用O型圈密封，在安裝過程中須檢查O型圈是否完整。焊接前拆除管接頭處的O型圈，以避免在焊接時過熱損壞。錯油門活塞側(cè)面如有毛刺、碰傷等缺陷，應(yīng)用天然油石或者金相砂紙打磨［3］。油循環(huán)沖洗分為兩個階段。第一階段油循環(huán)時采用沖洗板代替電磁閥、伺服閥等，并拆除阻尼和進出口節(jié)流孔，部分管路短接。待油質(zhì)沖洗合格，將電磁閥、伺服閥、阻尼、節(jié)流孔等復(fù)裝，更換沖洗濾網(wǎng)，恢復(fù)管路，進入二階段油循環(huán)，進一步?jīng)_洗。另外，由于快關(guān)閥并未配置沖洗板，僅對部分快關(guān)閥管路進行了沖洗。

2故障診斷

2．1調(diào)節(jié)閥無法開啟故障診斷

在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)工業(yè)抽汽調(diào)節(jié)閥1、3無法開啟。監(jiān)視發(fā)現(xiàn)安全油管路溫度偏低，同時在油動機預(yù)留壓力測點處外接壓力表，測得安全油壓并未建立，其他管路油壓正常。工業(yè)抽汽調(diào)節(jié)閥油動機液壓原理圖如圖1所示，能夠影響安全油建立的零部件為阻尼、電磁閥以及單向閥。將阻尼、電磁閥、單向閥拆卸，發(fā)現(xiàn)工業(yè)抽汽調(diào)節(jié)閥1阻尼被固態(tài)油脂堵塞，細小顆粒導(dǎo)致工業(yè)抽汽調(diào)節(jié)閥1、3的安全油單向閥卡澀，清洗后回裝，調(diào)閥正常開啟。初步診斷此次故障原因為阻尼被固態(tài)油脂堵塞。其原因為油循環(huán)過程中油溫過低，導(dǎo)致油凝固。單向閥間隙在0．01mm這一數(shù)量級，為整個油動機精度要求最高的部件，一旦有顆粒進入安全油單向閥間隙，將導(dǎo)致單向閥卡澀，彈簧被壓縮后無法自然彈回，單向閥始終保持開啟狀態(tài)，安全油壓不足，無法使卸荷閥保持在關(guān)閉狀態(tài)。當閥門收到開指令時，壓力油通過卸荷閥泄入無壓回油管路。以上兩個原因最終導(dǎo)致安全油壓無法建立，調(diào)節(jié)閥無法開啟。

2．2遮斷模塊油壓低故障診斷

系統(tǒng)掛閘后，遮斷模塊前壓力低，即AST遮斷前壓力表始終低于10MPa(正常油壓14MPa)，PT顯示壓力為4．8～7MPa(正常油壓高于7MPa)。高壓遮斷模塊原理圖如圖2所示，整個模塊主要由AST遮斷電磁閥，卸荷閥和進、出口節(jié)流孔組成。進油節(jié)流孔的阻塞不會造成遮斷前壓力降低，出油節(jié)流孔的阻塞不會造成PT壓力降低，基本可以排除節(jié)流孔阻塞的可能。7YV和9YV電磁閥和卸荷閥的故障會造成PT壓力的升高且不會影響遮斷前壓力，因此可排除二者故障的可能。相對應(yīng)的6YV和8YV電磁閥的故障會造成卸荷閥開啟，油壓降低，因此基本確定油壓低故障的原因在于6YV和8YV電磁閥或者卸荷閥的故障。首先，檢測電磁信號后確定6YV和8YV的電信號無故障，然后分別將2個電磁閥置于失電狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)8YV失電時油壓相對于6YV失電時更低，基本可將此次故障確定為6YV電磁閥阻塞，或者卸荷閥故障導(dǎo)致的系統(tǒng)內(nèi)漏，油壓不足。將6YV電磁閥及卸荷閥拆卸清洗后，發(fā)現(xiàn)卸荷閥無故障，因此推斷電磁閥內(nèi)部存在卡澀。更換電磁閥后掛閘成功，油壓正常。

2．3打閘過程管路振動劇烈故障診斷

在做打閘試驗過程中發(fā)現(xiàn)，主汽閥、調(diào)閥迅速關(guān)閉的同時，EH油管路振動劇烈，尤其是9m平臺至汽缸頂部的2個高壓調(diào)閥和3個工業(yè)抽汽調(diào)閥管路。經(jīng)過查看發(fā)現(xiàn):第一，此處管路垂直于地面，整體長度達4m以上，且存在彎頭，容易發(fā)生晃動;第二，整個管路僅設(shè)有管與管之間的固定卡件，并未設(shè)置基于地面的固定裝置;第三，打閘過程本身油壓變化大，打閘試驗是在空載下進行，閥門閉合過程無蒸汽緩沖，閥芯與閥體冷態(tài)硬碰撞引起的系統(tǒng)振動相對較大。

3故障分析及預(yù)防措施

3．1故障分析

調(diào)閥卡澀和遮斷油壓低均是由油動機內(nèi)閥門卡澀造成的，電磁閥、單向閥等部件的卡澀說明抗燃油油質(zhì)不合格。整個安裝調(diào)試過程中系統(tǒng)沖洗不到位，具體為以下幾點:第一，油循環(huán)階段對油溫的控制不佳，過低的溫度導(dǎo)致油冷凝，阻尼孔直徑為0．8mm，冷凝油塊無法通過阻尼器，最終導(dǎo)致安全油油路堵塞;第二，二階段油循環(huán)時，更換沖洗板、安裝電磁閥等組件過程中周圍環(huán)境不佳，空氣中的塵埃、灰塵等造成油質(zhì)污染;第三，沖洗不夠充分，一階段油循環(huán)實行大流量低壓力沖洗辦法，工業(yè)抽汽1、3調(diào)閥位于系統(tǒng)遠端，沖洗不徹底;第四，由于快關(guān)閥油動機本身未參與沖洗，導(dǎo)致相關(guān)聯(lián)的部分管路并未得到充分沖洗，這部分管路成為了污染源之一。此背壓機型的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的特殊之處在于增設(shè)了工業(yè)抽汽油動機以及抽汽快關(guān)閥油動機，隨之帶來的是系統(tǒng)的復(fù)雜性以及管路的冗長性。管路振動的原因主要在于管路固定不到位，沒有實現(xiàn)“落地生根”。

3．2預(yù)防措施

基于上文的分析，本文針對調(diào)門卡澀、遮斷油壓低和管路振動過大的故障提出如下預(yù)防措施:1)油溫控制。整個沖洗過程通過油冷器和加熱器的投入，將油溫控制在35～50℃之間，并控制油溫周期性變化。2)局部重點沖洗。沖洗過程中，通過隔絕部分系統(tǒng)，對處于系統(tǒng)遠端、不易沖洗的油動機進行重點清洗，確保沖洗的徹底性。3)全面沖洗。將快關(guān)閥油動機部分管路進行短接，確保每一處管件都參與沖洗，確保沖洗的全面性。4)環(huán)境控制。更換沖洗板電磁閥的工作要在夜間進行，須確保周邊不存在交叉作業(yè)，并對周邊環(huán)境進行清掃，確保周邊環(huán)境無污染物。5)重點部件清洗。阻尼器、節(jié)流孔、單向閥、卸荷閥均是精密部件，也是最容易發(fā)生卡澀的位置，一階段油循環(huán)前將以上部件全部拆除，并使用無水乙醇徹底清洗，待油質(zhì)合格后，在二階段回裝。6)管道加固。對于高空、冗長管路進行加固，確保加固裝置“落地生根”，減少空載打閘的次數(shù)。

4結(jié)論

本文介紹了調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)調(diào)試過程，重點分析了調(diào)閥卡澀、遮斷油壓低、管道振動大三大典型故障，認為故障的根本原因是油溫控制不佳、環(huán)境污染、沖洗不徹底等，并提出了相應(yīng)的防范措施。本研究可為調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的安裝調(diào)試和故障診斷提供參考。

參考文獻:

［1］國家能源局．汽輪機啟動調(diào)試導(dǎo)則:DL/T863－2016［S］．北京:中國電力出版社，2017．

［2］李勇．調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)說明書［R］．德陽:東方汽輪機有限公司，2015:7-8．

［3］程青春．汽輪機調(diào)速系統(tǒng)檢修［M］．北京:中國電力出版社，2013:57．

作者：張越 北迪 孔曉明 單位：華能( 大連) 熱電有限責任公司