锅炉给水泵汽轮机挂闸故障分析及处理

刘海昌

(浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江宁波315722)

浙江大唐乌沙山发电有限责任公司600 MW超临界机组配置2台NK63/71型给水泵汽轮机(简称小机)，小机启动汽源来自辅助蒸汽(压力为0.95 MPa)，小汽机排汽压力为0.0135 MPa，直接进入凝汽器。小机并联运行能驱动每台锅炉给水泵供给锅炉50%THA(额定工况)的给水量。然而在给水泵汽轮机速关阀检修后挂闸时，发现启动油压及速关油压波动较大，无法达到设定值，以致使速关阀无法正常开启。基于此，本文阐述了速关阀结构和工作原理，分析了引起挂闸故障的原因，并经过多次试验，提出了挂闸故障处理方法并实施，保证了机组安全稳定运行。

1 速关阀结构及工作原理

速关阀是新蒸汽管网和汽轮机之间的主要关闭机构，在运行中出现事故时，能在最短时间内切断进入汽轮机的蒸汽。新蒸汽经过蒸汽滤网流向阀碟，在这个主阀碟中装有1只卸荷阀碟，由于它的面积相对主阀碟较小，所以在速关阀开启时能够减少提升力。在卸荷阀开启后，主阀碟前、后的压差减小，主阀就容易被开启。阀盖中的衬套有1个轴向密封面。当速关阀全开后，阀杆和衬套之间就不会有漏汽，而阀门关闭时，阀杆和衬套之间的漏汽经接管排出。作用在阀盖上的蒸汽力大部分直接传递到包围阀体的汽缸上［1］。速关阀由油压控制，开启过程通过液压组合件操作。启动油经过接口通到活塞前，使活塞克服弹簧力将其压向活塞盘，液压组合件来的速关油通过接口进入活塞盘后，速关油压力将活塞盘和活塞一起推到试验活塞盘的终点位置，阀门由阀杆提升而开启，这时活塞前的空间和回油口相通。

为了实现紧急状况下速关阀的快速关闭，配置了速关组合件、危急保安装置。速关组合件主要由启动电磁阀、速关电磁阀、手动停机电磁阀、停机电磁阀等组成［2］。速关阀控制组件工作原理如图1所示，启动前调整溢流阀，使启动油压低于速关油压约0.05 MPa。启动时，使速关电磁阀和启动电磁阀同时带电(计时开始)，建立启动油压和开关油压。15 s后速关电磁阀断电复位，建立速关油压，这时速关阀油缸活塞两侧分别为启动油压和速关油压。借助溢流阀的限压作用，使启动油压低于速关油压(约0.05 MPa)，速关阀缓慢开起。60 s后，启动油电磁阀断电复位，速关阀完全打开。

2 引起速关阀挂闸故障的几种原因

速关阀及其控制组件作为给水泵汽轮机的重要组成部分，速关阀挂闸故障现象较常见。小机速关阀出现挂闸故障时，启动油压波动，速关油压为0.35 MPa，而且启动油与速关油同时泄压。经过调整启动油与速关油压差、清洗更换电磁阀、检查速关阀油缸及控制逻辑等措施后，速关阀油压建立正常，但速关阀仍无法开启。根据故障现象及以往经验分析，造成速关阀挂闸无法打开的原因可归纳为以下几方面。

2.1 速关组合件控制回路故障

若速关组合件控制回路发生故障，则会造成速关组合件中电磁阀得失电状态不正确等故障。根据厂家要求，控制启动油电磁阀的时间继电器设为60 s，控制速关油电磁阀的时间继电器设为15 s。小机挂闸时，要求启动油电磁阀和速关油电磁阀得电，15 s后速关电磁阀需失电，手动停机阀及停机电磁阀带电顺序均应正确，否则启动油和速关油都无法建立。线路故障或者电磁阀动作时间不正确会造成电磁阀无法正常工作，从而导致速关阀无法打开［3］。

2.2 电磁阀卡涩、溢流阀调整不当

速关阀因速关组合件中电磁阀卡涩会造成速关油压无法建立。速关组合件主要由速关油电磁阀、启动油电磁阀、停机电磁阀、手动停机电磁阀、速关阀试验用手动阀、溢流阀、速关油回路上的插装阀、停机回路上插装阀组成。根据故障现象及以往经验判断，速关油电磁阀和启动油电磁阀卡涩会引起小机挂闸故障，速关阀因速关组合件中插装阀卡涩、溢流阀调整不当使启动油压与速关油压差不能满足要求，均能引起小机挂闸故障。

2.3 速关组合件及危急保安器漏流

危急保安装置装在前轴承座侧面，当汽轮机在运行中出现故障时，危急保安装置将速关阀中速关油泄掉，使速关阀关闭，切断进入汽轮机的汽源。危急保安器滑阀可以在壳体内套筒中水平滑动，滑阀上有2个控制凸肩，套筒与凸肩相应的端面起着对凸肩的限位和油路密封作用。危急保安装置不投入工作时，弹簧将滑阀推向与套筒端面接触的位置［4］。滑阀的一端是活塞，它与拉钩相连接，而拉钩的另一端插在转子上的两个凸肩之间。从液压组合件来的开关油，使危急保安装置的滑阀处于工作位置，压力从接口经节流孔板进入危急保安装置。由于活塞的环形面积比凸肩的环形面积小，运行时速关油在滑阀上作用力大于弹簧力，将滑阀凸肩密封地压在套筒的端面上，因此回油被切断，而速关油经油口流出壳体，通过液压组合件进入速关阀［5］。如果危急保安装置前的油压下降，则弹簧把滑阀推向套筒的端面，使进油切断，速关油与回油接通，则速关阀关闭。速关组合件漏流主要发生在速关阀、停机电磁阀、危急保安器漏流等，速关阀漏流引起速关油压无法建立主要有两种情况:一种情况是速关阀油缸内的弹簧与弹簧盘没有安装到位，从而造成速关油压无法建立。另一种情况是活塞盘的并帽没有安装到位，同样也会造成速关油压无法建立。如果速关电磁阀和停机电磁阀内漏，泄油量过大，分流了启动油的流量，就会导致启动油压偏低。

2.4 低压调速汽门漏流

速关阀后低压调速汽门与凝汽器相连通。低压调速汽门控制满足汽轮机功率所需要的蒸汽流量。功率不同时，对应的调节汽阀开度也不一样。阀座为扩散形状，以减少汽流的损失。阀碟自由悬挂在进汽室内的阀梁上，阀梁通过2根阀杆、连接叉与杠杆相连。杠杆由油动机驱动，同时也受到弹簧的作用力。油动机连杆克服弹簧作用力开启时，阀碟逐个开启。根据启动油压及速关油压启动后油压保持不住现象，分析导致速关阀无法开启的原因为阀门前后压差大，油压不能够克服弹簧作用力及前后压差。

3 速关阀挂闸故障处理过程

根据上面列出的几种速关阀挂闸故障原因，提出按如下步骤进行实验检查，然后采取相应措施进行处理。

1)解体速关阀控制油站所有电磁阀接线，小机远控挂闸，就地用电流表测量电磁阀，接线的带电状态及带电时间均正确，因此排除因速关组件控制回路故障导致的无法挂闸。

2)对启动电磁阀、速关电磁阀及插装阀进行清洗，但未见效果，更换新电磁阀后仍无效。调整溢流阀使启动油压低于速关油压约0.05 MPa后，挂闸仍然出现故障。

3)对速关电磁阀和停机电磁阀进行清洗，解体速关阀，检查油缸内的弹簧与弹簧盘安装到位，活塞盘的并帽安装到位，测量油缸和活塞间隙符合标准。恢复系统后小机挂闸仍故障。因此怀疑手动停机电磁阀漏流，对电磁阀进行了更换，并将速关电磁阀动作时间由15 s调整至30 s，启动电磁阀动作时间由60 s调整至90 s。恢复系统挂闸速关油压、启动油压及压差，均满足要求，但动作时间过后两油压均同时泄压，小机挂闸故障仍然存在。

4)在油动机行程100%情况下，改变油动机行程反馈至80%，DCS给继续开启低压调速汽门信号，行程未变化。用行车强行对低压调速汽门连杆施加外力，行程亦无变化。另外，解体低压调速汽门，涂抹红丹油，检查阀门接触情况，发现阀线接触良好、阀芯动作灵活，无卡涩杂物现象。但仔细观察阀杆与阀套接触情况，发现1号阀芯未关闭到位。在回装低压调速汽门过程中，记录阀门空行程，发现油动机全开状态下仍然不能使得1号阀芯完全关闭。调整油动机与阀门连接杆至满足低调门行程要求，开启辅汽供小机手动门，小机挂闸正常。

4 结论

1)引起速关阀挂闸故障归纳为调节油系统控制部分故障及低压调速汽门内漏引起的挂闸故障两方面。其中最常见的是速关电磁阀或启动电磁阀卡涩、危急保安器及停机电磁阀内漏、控制信号故障等引起的挂闸故障。

2)乌沙山发电公司速关阀挂闸故障主要原因为低压调速汽门内漏导致速关阀前后压差大，油压不能使速关阀正常开启。通过采取调整油动机与调门连杆、重新核对低压调速汽门行程等措施，速关阀能够正常开启运行。

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