調節保安系統安裝調試故障診斷分析

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摘要:以某抽汽背壓式汽輪機調節保安系統為例，介紹了調試過程中調門卡澀、遮斷油壓低和管道振動大等故障，通過溫度、壓力參數監測和原理分析等手段，確定了故障原因為油質污染、油溫過低等，并提出了環境控制、重點沖洗等解決方案和預防措施。研究成果可為新機組安裝調試提供參考。

關鍵詞:調節保安系統;故障診斷;安裝調試

汽輪機調節保安系統調試是汽輪機調試啟動的主要項目之一［1］，調試過程故障率高，極易影響整個汽輪機的調試進程。現有研究對電磁閥、伺服閥內部結構故障分析偏多，而本文針對調試過程中調閥無法開啟、遮斷油壓低和管路振動大等問題進行了分析研究，并提出了相應的預防措施，為安裝調試過程故障診斷提供參考，確保機組的順利投運。

1系統概述及調試前工作

1．1系統概述

該機組供油裝置位于4．5m平臺，供油泵額定壓力14MPa，設有主汽門油動機1臺，位于9m平臺地面。設有高壓調門油動機4臺，2臺位于9m平臺，2臺位于前汽缸頂部。因該機型設有工業抽汽和供熱排汽，執行機構中增設了3個工業抽汽油動機以及2個快關閥油動機，且無機械超速跳閘機構［2］。其中3個工業抽汽油動機位于汽缸頂部，即系統最遠端，工業抽汽快關閥位于4．5m平臺，距供油裝置約1．5m，供熱快關閥位于9m平臺地面，距供油裝置水平距離約5m，也處于系統遠端。另設有1個手動打閘裝置，在高調門壓力油管路設有2組高壓蓄能器，在工業抽汽壓力油管路上設有1組高壓蓄能器，供熱快關門壓力油管路和有壓回油管路位于9m平臺上，有高低壓蓄能器各一個。

1．2調試前工作

抗燃油管路采用不銹鋼管件，焊接質量檢測合格。安裝過程使用高溫蒸汽吹掃后，用干凈的白紡綢布沾丙酮清理干凈，并在兩頭用塑料布包好待用。現場達不到條件時，也可用壓縮空氣和酒精代替蒸汽和丙酮。油動機安裝過程中所有零組件均必須去毛刺并清洗后才能總裝，特別是集成塊。所有橡膠零件均應由耐磷酸酯抗燃油材料制成，并在無水酒精中清洗、晾干后使用。管路與集成模塊和油動機連接處多數采用O型圈密封，在安裝過程中須檢查O型圈是否完整。焊接前拆除管接頭處的O型圈，以避免在焊接時過熱損壞。錯油門活塞側面如有毛刺、碰傷等缺陷，應用天然油石或者金相砂紙打磨［3］。油循環沖洗分為兩個階段。第一階段油循環時采用沖洗板代替電磁閥、伺服閥等，并拆除阻尼和進出口節流孔，部分管路短接。待油質沖洗合格，將電磁閥、伺服閥、阻尼、節流孔等復裝，更換沖洗濾網，恢復管路，進入二階段油循環，進一步沖洗。另外，由于快關閥并未配置沖洗板，僅對部分快關閥管路進行了沖洗。

2故障診斷

2．1調節閥無法開啟故障診斷

在調試過程中，發現工業抽汽調節閥1、3無法開啟。監視發現安全油管路溫度偏低，同時在油動機預留壓力測點處外接壓力表，測得安全油壓并未建立，其他管路油壓正常。工業抽汽調節閥油動機液壓原理圖如圖1所示，能夠影響安全油建立的零部件為阻尼、電磁閥以及單向閥。將阻尼、電磁閥、單向閥拆卸，發現工業抽汽調節閥1阻尼被固態油脂堵塞，細小顆粒導致工業抽汽調節閥1、3的安全油單向閥卡澀，清洗后回裝，調閥正常開啟。初步診斷此次故障原因為阻尼被固態油脂堵塞。其原因為油循環過程中油溫過低，導致油凝固。單向閥間隙在0．01mm這一數量級，為整個油動機精度要求最高的部件，一旦有顆粒進入安全油單向閥間隙，將導致單向閥卡澀，彈簧被壓縮后無法自然彈回，單向閥始終保持開啟狀態，安全油壓不足，無法使卸荷閥保持在關閉狀態。當閥門收到開指令時，壓力油通過卸荷閥泄入無壓回油管路。以上兩個原因最終導致安全油壓無法建立，調節閥無法開啟。

2．2遮斷模塊油壓低故障診斷

系統掛閘后，遮斷模塊前壓力低，即AST遮斷前壓力表始終低于10MPa(正常油壓14MPa)，PT顯示壓力為4．8～7MPa(正常油壓高于7MPa)。高壓遮斷模塊原理圖如圖2所示，整個模塊主要由AST遮斷電磁閥，卸荷閥和進、出口節流孔組成。進油節流孔的阻塞不會造成遮斷前壓力降低，出油節流孔的阻塞不會造成PT壓力降低，基本可以排除節流孔阻塞的可能。7YV和9YV電磁閥和卸荷閥的故障會造成PT壓力的升高且不會影響遮斷前壓力，因此可排除二者故障的可能。相對應的6YV和8YV電磁閥的故障會造成卸荷閥開啟，油壓降低，因此基本確定油壓低故障的原因在于6YV和8YV電磁閥或者卸荷閥的故障。首先，檢測電磁信號后確定6YV和8YV的電信號無故障，然后分別將2個電磁閥置于失電狀態，發現8YV失電時油壓相對于6YV失電時更低，基本可將此次故障確定為6YV電磁閥阻塞，或者卸荷閥故障導致的系統內漏，油壓不足。將6YV電磁閥及卸荷閥拆卸清洗后，發現卸荷閥無故障，因此推斷電磁閥內部存在卡澀。更換電磁閥后掛閘成功，油壓正常。

2．3打閘過程管路振動劇烈故障診斷

在做打閘試驗過程中發現，主汽閥、調閥迅速關閉的同時，EH油管路振動劇烈，尤其是9m平臺至汽缸頂部的2個高壓調閥和3個工業抽汽調閥管路。經過查看發現:第一，此處管路垂直于地面，整體長度達4m以上，且存在彎頭，容易發生晃動;第二，整個管路僅設有管與管之間的固定卡件，并未設置基于地面的固定裝置;第三，打閘過程本身油壓變化大，打閘試驗是在空載下進行，閥門閉合過程無蒸汽緩沖，閥芯與閥體冷態硬碰撞引起的系統振動相對較大。

3故障分析及預防措施

3．1故障分析

調閥卡澀和遮斷油壓低均是由油動機內閥門卡澀造成的，電磁閥、單向閥等部件的卡澀說明抗燃油油質不合格。整個安裝調試過程中系統沖洗不到位，具體為以下幾點:第一，油循環階段對油溫的控制不佳，過低的溫度導致油冷凝，阻尼孔直徑為0．8mm，冷凝油塊無法通過阻尼器，最終導致安全油油路堵塞;第二，二階段油循環時，更換沖洗板、安裝電磁閥等組件過程中周圍環境不佳，空氣中的塵埃、灰塵等造成油質污染;第三，沖洗不夠充分，一階段油循環實行大流量低壓力沖洗辦法，工業抽汽1、3調閥位于系統遠端，沖洗不徹底;第四，由于快關閥油動機本身未參與沖洗，導致相關聯的部分管路并未得到充分沖洗，這部分管路成為了污染源之一。此背壓機型的調節保安系統的特殊之處在于增設了工業抽汽油動機以及抽汽快關閥油動機，隨之帶來的是系統的復雜性以及管路的冗長性。管路振動的原因主要在于管路固定不到位，沒有實現“落地生根”。

3．2預防措施

基于上文的分析，本文針對調門卡澀、遮斷油壓低和管路振動過大的故障提出如下預防措施:1)油溫控制。整個沖洗過程通過油冷器和加熱器的投入，將油溫控制在35～50℃之間，并控制油溫周期性變化。2)局部重點沖洗。沖洗過程中，通過隔絕部分系統，對處于系統遠端、不易沖洗的油動機進行重點清洗，確保沖洗的徹底性。3)全面沖洗。將快關閥油動機部分管路進行短接，確保每一處管件都參與沖洗，確保沖洗的全面性。4)環境控制。更換沖洗板電磁閥的工作要在夜間進行，須確保周邊不存在交叉作業，并對周邊環境進行清掃，確保周邊環境無污染物。5)重點部件清洗。阻尼器、節流孔、單向閥、卸荷閥均是精密部件，也是最容易發生卡澀的位置，一階段油循環前將以上部件全部拆除，并使用無水乙醇徹底清洗，待油質合格后，在二階段回裝。6)管道加固。對于高空、冗長管路進行加固，確保加固裝置“落地生根”，減少空載打閘的次數。

4結論

本文介紹了調節保安系統調試過程，重點分析了調閥卡澀、遮斷油壓低、管道振動大三大典型故障，認為故障的根本原因是油溫控制不佳、環境污染、沖洗不徹底等，并提出了相應的防范措施。本研究可為調節保安系統的安裝調試和故障診斷提供參考。

參考文獻:

［1］國家能源局．汽輪機啟動調試導則:DL/T863－2016［S］．北京:中國電力出版社，2017．

［2］李勇．調節保安系統說明書［R］．德陽:東方汽輪機有限公司，2015:7-8．

［3］程青春．汽輪機調速系統檢修［M］．北京:中國電力出版社，2013:57．

作者：張越 北迪 孔曉明 單位：華能( 大連) 熱電有限責任公司