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1 機組簡介
某電廠1,2號330MW機組均采用上海汽輪機有限公司生產(chǎn)的N330-16.7/538/538型高中壓合缸、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、凝汽式亞臨界汽輪機。
為滿足供熱需要,該廠于2000年實施了供熱改造,機組型號更改為C330-16.67/1.0/538/538。供汽系統(tǒng)采用壓力匹配器,利用汽輪機高壓缸排汽冷段的再熱蒸汽作為壓力匹配器的驅(qū)動蒸汽,中壓缸排汽作為抽汽調(diào)壓。單臺機組冷再熱蒸汽的最大流量為50t/h,中排蒸汽的最大流量為200t/h,供熱蒸汽參數(shù)為:1.2MPa,330℃。在汽輪機中低壓缸連通管上加裝三通裝置,向外引出1根Φ720mm×14mm的抽汽管道,并加裝口徑為1200mm的抽汽壓力調(diào)節(jié)蝶閥(以下稱中排供熱調(diào)節(jié)閥),閥門執(zhí)行機構(gòu)油動機接入DEH(汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng))中進行控制,以調(diào)節(jié)中排供熱壓力。
2 中排供熱調(diào)節(jié)閥卡澀故障
實施供熱改造后,機組在電網(wǎng)中仍要承擔調(diào)峰任務,對外供熱時,電、熱負荷波動較大,調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)頻繁。當電負荷下降時,逐步關小調(diào)節(jié)閥,利用中排憋壓來滿足對外供熱壓力的需要。
2011-07-14,2號機負荷260MW,中排供熱調(diào)節(jié)閥對外供熱流量30t/h。運行中發(fā)現(xiàn),2號機中排供熱調(diào)節(jié)閥的閥門指令值與實際值偏差較大。在DCS系統(tǒng)中將該閥從自動調(diào)節(jié)切換至手動調(diào)節(jié),當閥門關至33%開度時無法繼續(xù)下調(diào),但可正常開啟。多次試驗發(fā)現(xiàn),閥門在33%開度時均有卡澀現(xiàn)象。為保證供熱負荷和機組的安全,將中排供熱調(diào)節(jié)閥調(diào)至1號機,關閉2號機中排對外供熱電動閥,2號機停止供熱。
3 中排供熱調(diào)節(jié)閥的控制原理
該中排供熱調(diào)節(jié)閥集高溫蒸汽流量調(diào)節(jié)和快速關閉功能于一體,型號為YTKD7041H-25C7,為上海汽輪機有限公司配套供應。液壓控制系統(tǒng)為EH油控制,油動機的主要部件有伺服閥、卸荷閥、位移傳感器LVDT、隔離閥、快關電磁閥等。油動機上的主要控制元件采用MOOG公司生產(chǎn)的雙噴嘴擋板式電液伺服閥,采用單側(cè)進油控制,即抗燃油液壓力驅(qū)動油動機的開啟,油動機彈簧力驅(qū)使閥門及油動機向關閉位置移動。油動機的液壓控制原理如圖1所示。
圖1 油動機的液壓控制原理
伺服閥將閥位控制指令電信號放大后轉(zhuǎn)換成液壓信號,控制高壓進油的通道。油動機活塞的上、下油腔分別與系統(tǒng)高壓進油、回油相通。油動機活塞移動,經(jīng)齒條、齒輪帶動汽閥使之旋轉(zhuǎn)開啟或關閉,同時帶動線性位移傳感器,將油動機活塞的機械位移轉(zhuǎn)換成電信號,并作為反饋信號與閥位指令電信號相疊加。伺服閥回到中間位置時,可切斷油缸控制腔與系統(tǒng)進油、回油通道,使油動機及汽閥操作軸停止移動和轉(zhuǎn)動并保持在穩(wěn)定的閥位開度位置??礻P電磁閥得電后,控制卸荷閥動作,快速卸去油缸活塞下部的抗燃油,從而迅速關閉調(diào)節(jié)閥。
4 故障原因分析及處理過程
故障發(fā)生后,檢修人員在現(xiàn)場對閥門進行了外部檢查,發(fā)現(xiàn)閥門實際位置與指示值對應,驅(qū)動裝置箱內(nèi)的齒輪及齒條、軸套無明顯損壞現(xiàn)象。
熱控人員對控制信號及回路進行檢查,未發(fā)現(xiàn)異常,LVDT檢查正常。運行人員通過一系列試驗,發(fā)現(xiàn)中排供熱調(diào)節(jié)閥關閉到33%開度時卡澀。
結(jié)合中排供熱調(diào)節(jié)閥故障現(xiàn)象,工作人員進行了分析和判斷,認為造成該閥卡澀的原因可能有以下幾個方面。
4.1 伺服閥卡澀故障
由于2號機C修后運行時間不長,油中顆粒度增多,有可能導致伺服閥濾網(wǎng)堵塞或部套卡澀造成閥門拒動。工作人員決定在機組運行中對故障伺服閥進行更換。伺服閥液壓油路配有HP高壓油進、出油手動隔離閥,可確保在伺服閥發(fā)生故障后,方便對伺服閥進行在線隔離、更換。
按制造廠說明書,在關閉電液伺服閥進、出油隔離閥后,正常情況下內(nèi)閥位在1h減小在5%以內(nèi);但若隔離閥不嚴密、油動機油缸活塞密封不佳,引起系統(tǒng)內(nèi)漏,則油動機彈簧力會克服抗燃油液壓力導致油動機及閥門關閉。雖然該供熱調(diào)節(jié)閥設計有最低安全通流量,即通過低壓缸的蒸汽流量為300~400t/h時,可維持機組負荷在200MW左右,但運行操作稍有不慎,仍有跳機的可能。
針對上述隱患,在對伺服閥進行在線隔離、更換時,工作人員制定了嚴格的安全措施和應急預案。檢修人員應加強與機務、熱控專業(yè)的協(xié)調(diào);運行人員應密切監(jiān)視機組負荷、振動等相關參數(shù),若發(fā)生異常情況,應迅速調(diào)整鍋爐汽包水位。
在線更換伺服閥時,發(fā)現(xiàn)該閥閥位未有變化。檢修人員更換了伺服閥,清洗濾網(wǎng)后,進行了多次試驗,發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥仍在33%開度時發(fā)生卡澀??瓎栴}未能得到解決。
4.2 執(zhí)行機構(gòu)故障
油動機執(zhí)行機構(gòu)出現(xiàn)故障的主要表現(xiàn)為:彈簧筒內(nèi)彈簧座與筒體存在卡澀,內(nèi)部部件脫落、移位,導致油動機彈簧力不足,無法克服抗燃油壓力,造成調(diào)節(jié)閥關閉不到位。
因此,在機組低負荷時檢修人員調(diào)整了油動機彈簧緊力,擰緊調(diào)整螺絲2圈,但調(diào)節(jié)閥仍在33%開度時卡澀。聯(lián)系制造廠家后,檢修人員決定利用機組調(diào)停機會進行閥門快關試驗,檢查油路,判斷是否為閥門內(nèi)部故障引起的卡澀。
通過操作快關電磁閥,對閥門進行快關試驗,以增大彈簧力。進行多次快關試驗,調(diào)節(jié)閥均可關閉到位;但正常給伺服閥指令時,該調(diào)節(jié)閥關閉時仍存在卡澀。
鑒于此種情況,可初步判斷油路各部件基本正常,估計為閥門內(nèi)部異常,應在機組大修期間解體調(diào)節(jié)閥以查找故障原因。
4.3 閥體內(nèi)部故障
閥體內(nèi)部故障主要由閥瓣與閥體之間存在異物或內(nèi)部部件變形或損壞引起。閥瓣圍繞閥桿中心線作90°轉(zhuǎn)動,以實現(xiàn)閥門的開或關,為防止閥瓣偏心,閥瓣在閥桿軸端依靠固定銷軸向定位。在供熱過程中,由于電熱負荷變化大,該調(diào)節(jié)閥經(jīng)常參與調(diào)節(jié),作用在碟板上的壓力變化較大;同時又受到高溫、水汽等惡劣環(huán)境的影響,有可能造成閥門內(nèi)部部件變形或損壞,從而造成閥門卡澀。
2012年10月,2號機組A修,解體調(diào)節(jié)閥時發(fā)現(xiàn)閥板、筒體無變形,閥瓣與閥體之間無異物,但閥體與閥瓣間有多處擦痕。進一步檢查發(fā)現(xiàn)閥桿軸端固定銷磨損嚴重且已斷裂。檢修人員對閥瓣進行復位,對閥桿軸端固定銷進行了重新加工、更換。
解體檢查傳動機構(gòu)時,發(fā)現(xiàn)油動機彈簧座主彈簧已斷裂,也對其進行了更換。
5 結(jié)束語
經(jīng)過相應處理后,調(diào)節(jié)閥關閉正常,困擾機組供熱的難題得以解決。最終得出引起中排供熱調(diào)節(jié)閥閥門卡澀的根本原因是:閥桿軸端固定銷磨損斷裂,閥瓣定位失效,造成閥瓣偏心與閥體碰擦,導致閥門拒動。
從這起中排供熱調(diào)節(jié)閥卡澀的發(fā)現(xiàn)和處理過程,可總結(jié)出以下幾個方面的經(jīng)驗。
(1)機組在運行中發(fā)現(xiàn)中排供熱調(diào)節(jié)閥卡澀時,應立即切換到臨機供熱,在低負荷情況下盡可能滿足供汽壓力和溫度,保證供熱的安全和需要。
(2)加強EH油質(zhì)監(jiān)視及管理,做到有問題及時發(fā)現(xiàn)、及時處理。EH油中雜質(zhì)顆粒度增多易引起伺服閥卡澀,導致閥門拒動。在線更換伺服閥時,要做好安全措施,加強監(jiān)視和管理工作。
(3)點檢員要適時調(diào)整閥門的檢修周期,定期對閥門軸端固定銷進行檢查。
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