汽轮机气动疏水门故障率高的原因分析及处理

杨宇贤

（华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261204）

汽轮机气动疏水门故障率高的原因分析及处理

杨宇贤

（华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261204）

以某公司670MW超临界燃煤发电机组为例，分析了汽轮机气动疏水门故障率高的原因，给出了针对性的故障处理方法，并提出了预防措施，实施后故障由每次机组启停平均发生16次降低到2.5次，取得了良好的效果。

超临界机组；汽轮机；气动疏水门；电磁阀；故障率；分析及处理

1 故障概况

某公司＃3，＃4机组为670MW超临界燃煤发电机组，汽轮机为上海汽轮机厂产品，疏水门为气动驱动方式截止阀，控制部分采用交流220 V二位三通电磁阀。机组建成投运后，机组启停过程中气动疏水门故障随着时间的增长呈明显上升趋势，导致凝汽器温度高、机组能耗上升，严重时还会造成凝汽器真空度低，直接影响机组的安全、经济运行。

2 故障分析处理

通过调阅＃3机组气动疏水门故障记录，对其1年中气动疏水门故障情况进行了统计，统计结果见表1。由表1可知，79.5%的气动疏水门故障由电磁阀损坏造成。

表1 气动疏水门故障情况统计

2.1 二位三通电磁阀工作原理

因为气动疏水门采用了直动式二位三通电磁阀，为了查明电磁阀损坏的原因，对其工作原理进行了分析。它是利用电磁感应原理驱动阀芯，切断或导通气路，起到控制气源通断的作用，如图1所示。

直动式二位三通电磁阀由电磁铁、阀芯、复位弹簧、密封圈、阀体组成，这种电磁阀有2个稳定的工作状态，在电磁阀没有接通电源时，阀芯在复位弹簧的的作用下保持在关闭端，阀芯切断供气口P与工

图1 直动式二位三通电磁阀工作原理图

作口A连接的管路，此时工作口A通过阀芯上的气槽与排气口R保持常通，疏水门气缸中的压缩空气由排气口排出。

当电源向电磁阀输入额定电压（220 V）的交流电流时，电磁铁线圈带电，产生一个极性稳定的电磁场，在此电磁场的作用下，阀芯克服弹簧力，被电磁力吸引到开启端，从而切断排气口R所连接的管路，此时供气口P与工作口A保持常通，压缩空气进入疏水门气缸，推动阀门动作。

2.2 电磁阀损坏原因分析及处理

检查损坏后更换下来的电磁阀，发现主要损坏部分为电磁线圈和橡胶密封件。

2.2.1电磁阀线圈损坏的处理

检查损坏后的电磁阀线圈时，发现电磁阀线圈均为开路，根据电路原理，当电磁阀电磁线圈开路后，电磁阀接通电源时因线圈无法形成电流，不能产生电磁场，形成不了电磁力，阀芯不能克服弹簧力动作，阀芯的位置与电磁阀未接通电源时没有变化，保持在关闭端，阀芯仍为切断供气口P与工作口A连接的管路的状态，此时工作口A通过阀芯上的气槽与排气口R保持常通。因此，气动疏水门在电磁阀线圈损坏后，接通和不接通电源时均获得不了动力气源，使得气动疏水门位置无法改变，出现了阀门故障。

将此类电磁阀的线圈更换后，即能实现电磁阀的正常动作，使气动疏水门的气源回路恢复正常，消除了气动疏水门故障。

2.2.2电磁阀橡胶密封件损坏的处理

对橡胶密封件损坏的电磁阀进行通气试验证明，当橡胶密封件损坏后，虽然电磁阀在接通电源时阀芯动作正常，但阀芯无法起到切断、转换气路的作用，使供气口P、工作口A与排气口R常通，气源直接被排出，阀体出现持续排气现象。而进气口A即使在电磁阀动作时也无法获得有效气源，气动疏水门气源回路被破坏而无法正常工作，导致气动疏水门故障。

将此类电磁阀体更换后，在电磁阀未接通电源时，阀体无持续排气现象，接通电源后，供气口P与进气口A联通正常，供气口P与排气口R被可靠隔离，气动疏水门气源回路恢复正常，阀门故障消除。

2.3 进一步分析与处理

找到了气动疏水门故障的原因和解决方法，为迅速消除设备缺陷提供了保障，但机组启停过程中出现大量气动疏水门故障的问题没有得到缓解，导致电磁阀大量损坏的根源是什么呢？

通过对2次机组启停过程的跟踪观察，发现所有故障气动疏水门均采用了电磁阀紧贴阀体的安装方式（如图2所示），且在现场测量中发现，当气动疏水门处于关闭状态时，阀体温度为50℃左右，电磁阀体温度高达67℃，当气动疏水门处于开启状态时，疏水门阀体温度可达200℃以上，而电磁阀正常工作温度为30～60℃，过高的温度极易造成电磁阀损坏。

图2 电磁阀紧贴阀体的安装方式

电厂机组启停时，汽轮机疏水门长时间处于开启状态，阀体温度均高达200℃以上，远远超过了电磁阀正常工作温度，其电磁线圈和橡胶密封件是对温度最为敏感的部分，在持续高温下损坏，破坏了气动疏水门正常的气源回路，最终导致阀门故障。

通过以上分析易知，单纯地对故障电磁阀进行更换，只能暂时消除气动疏水门的故障，没有从根本上解决问题。为了彻底消除隐患，对气动疏水门电磁阀的安装方式进行了重新设计，结合每个疏水门所处的环境，选择电磁阀的安装位置，确保近处无热源，同时要利于散热。在此基础上，再安装电磁阀与气动疏水门阀体联接的供气管，要求直线距离在20 cm以上，防止阀体高温沿供气管传导至电磁阀而损坏电磁阀，具体安装情况如图3所示。

图3 改造后气动疏水门电磁阀安装方式

改造后实际工况使用验证，电磁阀工作环境温度均在35℃左右，未再出现电磁阀损坏导致的阀门故障。

3 故障防范处理

通过对气动疏水门故障的检查处理，发现气动门的单一选型方式往往不能很好地适应现场实际情况，从而造成一些设备隐患。如果在实际工作中不能深入分析，仅仅依靠简单地更换损坏设备来消除故障，只能治标而不能治本。只有根据现场实际进行设备选型，或对气动门及附件进行适应性改变，才能从根本上消除隐患。

通过对其他气动疏水门进行梳理，对存在类似隐患的阀门均采用了使电磁阀远离热源的改造措施，大大降低了气动疏水门的故障率。

4 结束语

通过对气动疏水门故障的深入分析和处理，并采取了以上防范措施，该公司气动疏水门故障次数由每次机组启停平均发生16次降低到2.5次，在生产中收到了非常明显的效果，消除了启停机过程中凝汽器温度高、真空度下降的问题，机组设备健康水平有了明显的提高。

［1］李铁.滤池气动门型闸板阀故障判断及处理［J］.给水排水，2009（8）：95-98.

（本文责编：白银雷）

TK 223.5

：B

：1674-1951（2015）05-0057-02

杨宇贤（1975—），男，山东即墨人，高级工程师，工程硕士，从事热工自动化系统应用和热控技术监督方面的工作（E-mail：yyxcat＠163.com）。

2014-11-18；

2015-03-28