小汽轮机危机保安挂闸故障分析

邱忠文 邱孝新

摘要：茂名臻能热电有限公司进行小汽轮机调速系统静态试验工作，挂闸多次失败,经过分析小汽轮机调节保安系统挂闸原理及危急遮断滑阀的结构特点以及小汽轮机挂闸的故障原因存在的可能原因，最终确定为危急遮断滑阀复位杠杆偏斜造成滑阀卡涩，造成摩擦阻力大，杠杆行程不足。采取对复位杠杆进行校正处理解决故障问题，保障机组的正常调试运行工作。

关键词: 小汽轮机；挂闸；危机遮断滑阀；故障；分析

中图分类号：C35文献标识码： A

300MW级以上火力发电机组一般设计有小型变速汽轮机用于拖动锅炉给水泵。本机组采用的型号是G3.6-0.78-1，该机为单轴、单缸、冲动、纯凝汽式汽轮机，是一种变参数、变转速、变功率和多种汽源的机组。在主机额定工况下，给水泵汽轮机利用主汽轮的中压排汽作为工作汽源。蒸汽在给水泵汽轮机中做完功后，由后汽缸排入主机凝汽器。低压保安系统由危急遮断器、危急遮断器装置、遮断隔离阀组、机械遮断机构、手动停机机构、复位试验阀组、机械停机电磁铁和导油环等组成。系统设置的复位试验阀组中的复位电磁阀（(lYV)，机械遮断机构的行程开关ZS1、ZS2供挂闸用。挂闸程序如下：按下挂闸按钮（设在DEH操作盘上），复位试验阀组中的复位电磁阀（lYV)带电动作，将润滑油引入危急遮断器装置活塞侧腔室，活塞右行到右止点，使危急遮断器装置的撑钩复位，通过机械遮断机构的杠杆将遮断隔离阀组的机械遮断阀复位，将高压保安油的排油口封住，建立高压保安油。当压力开关组件中的三取二压力开关检测到高压保安油已建立后，向DEH发出信号，使复位电磁阀（1YV）失电，危急遮断器装置活塞回到右止点，DEH检测行程开关ZS1的常开触点仍为闭合、ZS2的常开触点仍为断开，DEH判断挂闸程序完成。

1 故障现象

2014年7月23日茂名臻能热电有限公司安排进行小汽轮机调速系统静态试验工作。调试人员运行人员由ＤＥＨ界面点击“挂闸”,界面提示 “脱扣”,ＰＳ2低报警,挂闸失败,重复几次操作后均挂闸失败。通知维修人员到现场进行就地挂闸，实验多次不成功，危机遮断系统出现远方失灵现象,给电厂安全运行带来很大影响,尤其是出现的远方打闸及就地打闸均失灵现象,直接影响到机组的正常投运。

2 汽轮机挂闸过程分析

汽轮机挂闸主要是依靠危机遮断滑阀。危急遮断器滑阀是连接－次安全油路和遮断复位油路的枢纽,如图1所示，其阀杆顶部接受杠杆的控制，从遮断复位油口来的压力油进入套筒和复位阀组成的腔室“E”，推动复位阀向右运动，从而推动杠杆使危急遮断器滑阀到右止点即将低压保安油的排油口封住，建立去隔膜阀上部的低压保安油，此时隔膜阀上部油压压力开接点闭合。当遮断状态组件检测到低压保安油建立后发出信号给DEH，使复位阀失电，危急遮断器滑阀上腔室压力恢复到1. 96MPa，复位阀组上的压力开关检测到该油压建立信号后发出挂闸成功信号给DEH，挂闸程序完成。其保安油路系统有三条油路；一次安全油路、压出试验油路以及复位遮断油路。

一次安全油路的作用是：当汽轮机转速升到超过危急遮断器整定值时(6325+ 10Or/min)，危急遮断器撞击子因离心力增加，克服弹簧力飞出，打击危急遮断器滑阀杠杆，使杠杆转动，杠杆推动阀杆向左运行，泄掉挂闸油，使阀体在弹簧力作用下离开弹簧座，阀体打开，迅速泄掉一次安全油。另外，万一危急遮断器拒绝动作，可通过电气回路，使一次安全油电磁阀(Y11)动作，同样也能迅速泄掉一次安全油。随着一次安全油压的降低，薄膜阀打开泄去二次安全油。此时，各主汽阀油动机由于泄掉二次安全油，而带动各主汽阀迅速关闭。与此同时，各调节阀油动机的电液伺服阀也接受MEH输出的电信号，关闭调节阀门，从而实现停机。

汽轮机的遮断停机还可以手动实现：压下打闸手柄使杠杆转动，打开阀杆接若便出现超速遮断相同的情况。另外，在一次安全油路上，还设有一压力开关〔S35），其作用是当薄膜阀发生故障时，可通过压力开关(S35）接通电磁阀（Y12）同样可泄掉二次安全油，以提高机组的安全可靠性。

遮断复位油路、挂闸油路是在危急遮断器滑阀每次动作以后必须靠就地推动复位手柄或远方复位。但复位操作必须在机组转速已降低到撞击子回复转速后才可进行。

危急遮断器滑阀复位有二种实现方式：就地手动复位压下手柄实现或操作远方复位按钮，借助复位电磁阀(Y13），产生复位油推动复位阀实现，无论采用何种方式最终使阀杆和阀体被压紧在导向块上，使得挂闸油压恢复。待与复位油腔连接的压力开关〔S38)动作后，才确认指示遮断系统复位成功

图1 低压保安系统主要遮断手段

3 小汽轮机挂不上闸原因分析

分析造成小机组机挂闸挂闸失败的以下几个原因：（1）隔膜阀故障；（2）挂闸系统油压过低；（3）挂闸电磁阀故障；（4）危急遮断器滑阀卡涩故障。

（1）隔膜阀控制二次安全油排油。隔膜阀为波纹管接口阀,受低压保安油控制,下部阀门控制着高压保安油。低压保安油进入隔膜阀上腔室,当处于挂闸状态时,低压保安油压力为1.96ＭＰａ,它将使隔膜阀关闭。在遮断状态下,低压保安油被泄掉,隔膜阀打开,泄掉高压保安油快速关闭各油动机。当其卡涩无法关闭，高压油路建立不成功即挂闸失败。解体隔膜阀顶部，阀杆活动正常，无卡涩，故排除隔膜阀故障。

（2）挂闸油压过低：挂闸油压对阀杆的推力不足以克服弹簧的弹力，造成挂闸不成功。检查油泵出口压力为0.7Mpa属于正常，故可以排除

（3）挂闸电磁阀故障，该电磁阀上的电磁铁失电，滑阀移动,从而关闭油口,使危急遮断器滑阀下腔的附加保安油关闭,这样附加保安油压升高,危急遮断滑阀在其左部有油压作用下,落到右止点,从而关闭自排油口,实现机组远方打闸停机。如果电磁阀卡涩,摩擦阻力增大,致使滑阀不能回位,油口不能关闭,因此附加保安油便关不严,动作的可靠性无法得到保证,远方挂闸就不能实现。但可以通过就地进行挂闸，但就地挂闸仍不成功，则可确定挂闸电磁阀不是问题的根源。

（4）危急遮断器滑阀卡涩造成左部腔室油压力不足，挂闸时在挂闸油压的作用下，危急遮断器滑阀左右形成压力差推动滑阀但不足以克服弹簧力未推到右止点，造成挂闸不成功。而由于危机遮断阀在前箱里面且行程到位情况需解体滑阀才能知道。

拆开前箱上盖,再次试验挂闸。通过观察发现,手动动作复位杠杆,遮断器装置活塞侧腔室内开始注油,活塞开始推动危急遮断装置连杆,当活塞右行，但高压油路未建立。检查外部一切正常后,对危急遮断装置连杆系行程进行了测量,测量结果显示, 危急遮断装置连杆行程为8.3mm。对危急遮断器滑阀进行解体。危危急遮断器滑阀是由复位阀、阀杆、阀体、手动打闸杆、杠杆、弹簧、壳体等组成。解体后发现危急遮断滑阀内的复位杠杆歪斜。

4 问题的解决

通过故障分析，从图中可以看出, 复位杆插入滑阀内从而推动滑阀移动,由于芯杆、滑阀及套筒三者之间均为间隙配合,这样,同轴度很难保证。滑阀向下运动时,芯杆的作用力若不通过轴线,则易对滑阀产生扭矩,使滑阀歪倒,这样滑阀与套筒之间易卡涩,摩擦阻力增大,致使挂闸油压力不足以推动滑阀,油口E便不能关闭,因此附加保安油压便不能建立,动作的可靠性无法得到保证,远方挂闸与就地打闸就不能实现。校直该部件后更换复位杠杆轴套处的密封垫片，将1mm厚的耐油纸板换成0.2mm厚的牛皮板，克服了汽轮机无法挂闸的故障，复测复位杠杆的行程为9.1mm，满足设计要求。复装危急遮断器滑阀，重新进行打闸试验，挂闸成功，远方进行打闸操作一切正常，从而可以确定挂闸电磁阀无故障。小汽轮机无法挂闸的真正原因是位杠杆的卡涩，挂闸油压无法推动危急遮断滑阀到右止点，右部油口不能完全被凸肩封闭，低压保安油压无法建立，从而出现上述异常现象。

5 结论

本文通过对火力发电厂汽动给水泵即小机无法打闸的现象进行研究，首先分析挂闸在调速系统实现过程，然后本着由易到难思想从设备原理结构出发逐一分析可能的事故原因，最终找到问题根源——危机遮断滑阀复位杠杆偏斜。调速、保安、油系统，不仅保证了汽轮机运行的自动调节和机组的负荷分配，而且也能防止汽轮机事故的发生或扩大。由于调速、保安装置结构精密，系统复杂，许多缺陷或不正常现象，往往与检修的装配质量，测量误差和调整不当等有关。所以在检修装备过程中一定要对设备原理和安装工艺要了然于胸，不放过任何一个缺陷与细节。

参考文献:

[1]中国华电集团公司. 火力发电厂节能评价体系[M]. 北京: 水利水电出版社, 2007.

[2]Eelco van Beek. 火力发电厂节能评价体系[M]. 宋心同, 张勇, 等译. 郑州: 黄河水利出版社, 2008.

[3]梁英. 2000年燃煤示范电厂总平面布置——宁夏石嘴山电厂4X330MW工程[J]. 武汉大学学报: 工学版, 2007 (S1): 23-27.

[4]马素媛. 200MW汽轮机挂闸后无法保持的故障处理[J]. 华电技术, 2010, 32(6).

[5]翦天聪.汽轮机原理[M]. 北京: 水利电力出版社, 1986.

[6]王爽心, 葛晓霞. 汽轮机数字电液控制系统[M]. 北京: 中国电力出版社, 2004, 1-2.

[7]肖增弘, 徐丰. 汽轮机数字式电液调节系统[M]. 北京: 中国电力出版社, 2003, 2-3.

[8]肖汉才, 张勇军. 采用 DEH 提升 200MW 机组汽轮机调节系统功能[J]. 电站系统工程, 2001, (5): 13-17.

[9]刘爱忠. 汽轮机设备及运行[M]. 北京: 中国电力出版社, 2003.

[10]林少伟. 300MW机组汽轮机DEH控制系统改造. 上海电力学院学报, 2004, (2): 61.