某电厂液控蝶阀控制油站油泵频繁启动故障分析与处理

赵 超 颜 喜 孟 礼 朱 建

1.江苏阚山发电有限公司 江苏 徐州 221011；

2.华电电力科学研究院有限公司 浙江 杭州 310030；

背景

某600 MW 超超临界燃煤发电机组每台机组配有两台循环水泵,循环水泵出口配套液控蝶阀。液控蝶阀要求顺序启动,循环水泵启动前先快开阀门15%后,在缓慢开启液控蝶阀至全开位置。驱动蝶阀开关的执行机构为单杆双回路油动机。油动机动力油压建立和维持配置有液压控制油站,液压控制油站包括油泵组、手动泵、蓄能器、电磁阀、插装阀、油箱等零部件[1]。

1 问题描述

2019年8月5日,检修人员发现油站油泵组频繁启动,油压升高至17MPa历时45s,油泵停运后油压立即开始下降,至14.5 Mpa历时56s,如下图所示。打开油站上部回油口,在油泵组和阀门状态不变的条件下,可以观察到约占回油管1/3油位的回油量进入油箱里,现场初步判断,控制油系统中有内漏泄压造成母管油压力无法维持。

2 原因分析

2.1 液控蝶阀控制组件内卡涩

a)解体检查开、关电磁阀,未见明显异常,清洗后回装无作用。

b)溢流阀解体后进行清洗,回装时,将溢流阀全开缓慢调整压力至正常范围内,溢流阀功能正常,排除内漏或者卡涩不到位的可能性。

c)解体液控插装阀,检查各零部件包括弹簧、插装阀芯、O 型圈等,均未见异常。

2.2 蓄能器充氮压力不足

2.2.1 对蓄能器进行测压显示,压力最高为4MPa,充氮压力不足造成无法维持系统压力。可作为油压建立异常的原因之一,然而,充氮压力至8MPa,投运两台蓄能器后,系统压力仍维持不住。

2.3 油动机内部泄油 为了准确判断油动机和液控蝶阀控制组件具体泄漏位置,如下图所示,在阀门关闭,油动机0行程时,在开阀进油管路临时增加隔离阀。再次启动油泵至17MPa后,关闭临时隔离阀,打开油站上部的回油口,发现无明显回油,母管油压力最终稳定在15.2MPa。

这表明,在隔离了油动机进、回油管路后,系统油压可以维持稳定,不存在泄油。同时,油动机活塞两侧油缸窜油,活塞密封圈老化损坏是造成压力维持不住的根本原因。

3 故障处理

由于机组在运行期间,阀门必须在全关位置,因此任何缺陷的处理都需要确保阀门全关,避免循环水母管水流回至循泵入口,造成循环水流量下降,循泵倒转,更严重的是冷却水流量低造成凝汽器真空度下降,机组跳闸的风险。

必须始终保证蝶阀处于全关位置,避免母管循环水回流至#2循泵造成循环水流量下降,循泵倒转。使用钢丝绳一端将液压传动连杆绑固,另一端穿过蝶阀起吊孔与5T手拉葫芦连接,葫芦整体生根点为蝶阀支撑基础处。

通过就地控制柜把#2循泵液控蝶阀切至就地位置,停运液压油站油泵,手动开启蓄能器压力油泄压阀,待就地油压显示为0MPa后,对循泵坑液压油缸进行拆解工作。如果人员撤离工作地点,孔洞处的格栅板和安全措施必须恢复。

泄压后,首先液压油缸两端的开关油高压软管,用12mm 内六角扳手拆解液控蝶阀外侧支撑架,将油缸活塞杆与摇臂连接的柱销端部露出来,这样才方便取出柱销。其次,拆下柱销上的卡簧。现场检查发现,柱销安装时,管道侧为凸肩结构,支架侧为卡簧固定,因管道侧轴线方向位置局限,因此,需要破坏掉凸肩结构,保持和柱销同直径大小,从支架侧抽柱销。

在抽出柱销后,进一步对油动机吊装、移位、拆除。拆除油动机后进行解体检查情况:活塞杆表面无划痕,无严重锈蚀。活塞杆弯曲变形值符合设计规定值。

活塞杆密封件失效,油杆腔室和无油杆腔室的密封全部老化破损,造成油缸窜油。

在拆装油动机的同时,对油站进行滤油工作,对工作液压油YB-N46耐磨抗压油按照NASH 标准颗粒度等级不高于8级。化验合格后方可注油调试。将油动机行程恢复至0位后,接开、关高压油管路接头。核对油泵转动方向,点动检查。关闭压力泄压阀,打开溢流阀,在低压(1.5MPa)运行5分钟左右。待油泵运行正常后逐步调整溢流阀使压力逐级升高,每一等级要求稳定2-3分钟。当压力升至18MPa时,将溢流阀调节杆上的并帽锁死。打开蓄能器进口截止阀,观察压力是否在14.5-17MPa范围内。回装指针盘将液控蝶阀切换至联动位,停运循环水泵,检查液控蝶阀关闭是否正常。

如下图所示,在持续观察90min后,压力维持稳定在15.2MPa,在正常范围内。

图1 更换油动机活塞密封件后油压调试记录

4 结论

液控蝶阀控制系统回路复杂,油压不稳定或者油泵频繁启动的因素较多,在分析和判断故障时,将模块组件和油缸、蓄能器进行临时隔离后,可有效地查明了根本原因。

单一的油压高低值判断不利于观察液控蝶阀的实际状况及油泵的运行情况；在DCS 画面,液控蝶阀油泵的油压无显示及无历史趋势查询,不利于对当前液控蝶阀油压的监视和故障分析。因此,建议就地压力开关改成压力变送器信号送至DCS,实时显示并进入历史趋势,通过DCS逻辑判断压力高、压力低,将信号送回就地PLC 作为油泵联锁启停的条件,同时声光报警增加油泵电机运行且压力异常报警[2]。

由于密封件老化寿命约10年左右,目前某电厂运行时间接近10年,对于橡胶密封元件,需要按照寿命情况及时检查、更换。