1000MW东汽给水泵小汽轮机速关阀工作原理及常见故障分

给水泵小汽轮机速关阀工作原理及常见故障分析前言汽动给水泵是电厂重要辅机，其运行安全可靠性直接关系到整台机组安全。在紧急情况下，能够快速，严密的切断给水泵驱动汽轮机的进汽，对于电厂安全运行具有重要意义。速关阀就是实现这一重要功能的设备，作为主蒸汽管路与给水泵汽轮机之间的主要关闭机构，在紧急状态时能立即隔断汽轮机的进汽，使机组快速停机。主要内容一、速关阀工作原理二、速关阀常见故障分析及处理一.速关阀的工作原理1.1阀门结构速关阀主要由阀体和油缸两部分构成。根据阀体部分结构特点分为两种形式：无单独阀壳的速关阀，如图1所示；带有独立阀壳的速关阀，如图2所示。沁北电厂一、二期给水泵小汽轮机所用速关阀为带有独立阀壳的速关阀，在此进行重点讲解。图1无单独阀壳的速关阀1．汽缸阀壳部分2．阀座3．主阀碟4．卸载阀5．螺母6．导向套筒7．汽封套筒8．旁通孔9．阀杆10．阀盖11．试验活塞12．压力表接口13．活塞14．弹簧15．弹簧座16．油缸17．压紧螺母18．衬套19．蒸汽滤网D蒸汽E速关油F启动油H试验油K漏汽T1回油T2漏油图2独立阀壳速关阀1．阀杆2．活塞盘3．弹簧4．活塞5．试验活塞6．压力表接口7．阀盖8．汽封套筒9．导向套筒10．蒸汽滤网11．卸载阀12．主阀碟13．阀座14．阀壳D蒸汽E速关油F启动油H试验油K漏汽T1回油T2漏油阀体部分介绍阀体部分主要由件1及7～14组成，阀盖（7）不仅用于进汽室端面的密封，而且也是阀与油缸间的连接件。主阀碟中装有卸载阀（预启阀）（11），由于在速关阀的开启过程中调节汽阀处于关闭状态，所以随着卸载阀的提升，主阀碟前后的压力很快趋于平衡，使得主阀碟开启的提升力大为减小。在速关阀开启过程中或速关阀关闭后（隔离阀未关）有一部分蒸汽沿着阀杆（1）与导向套筒（9）及汽封套筒（8）之间的间隙向外泄漏，漏汽从接口K引出。而当速关阀全开后，主阀碟与导向套筒的密封面紧密贴合，阀杆漏汽被阻断。速关阀中的蒸汽滤网大多是采用不锈钢波形钢带卷绕结构的滤网，也有一些汽轮机的滤网由带孔不锈钢板卷焊而成。油缸部分介绍速关阀的油缸部分主要由油缸、活塞盘（2）、弹簧（3）、活塞（4）及密封件等构成，油缸用螺栓固定在阀盖（7）上。基于油缸装、拆操作的安全性，在油缸端面装有3只专用长螺栓，在螺栓旋入处配有钢丝螺纹套。注意：油缸的装拆须借助螺栓和螺母，以免发生人身伤害事故。油缸部分是速关阀开启和关闭的执行机构，工作原理如下：启动油F通至活塞（4）右端，活塞在油压作用下克服弹簧（3）力被压向活塞盘（2），使活塞与活塞盘的密封面相接触，之后速关油E通入活塞盘左侧，随着活塞盘后速关油压的建立，启动油开始有控制的泄放，于是活塞盘和活塞如同一个整体构件在两侧油压差作用下，持续向右移动直至被试验活塞（5）限位，由于阀杆右端是与活塞盘连接在一起，所以在活塞盘移动的同时速关阀也就随之开启。速关阀的关闭由保安系统操纵，如果保安系统中任何一个环节发生速关动作，都会使速关油失压，在弹簧力作用下，活塞与活塞盘脱开，活塞盘左侧的速关油从T1排出，活塞盘连同阀杆、阀碟即刻被推至关闭位置。速关阀外形图活塞盘及阀杆活塞试验活塞活塞缸油孔及密封槽活塞缸后盖板1.2速关阀控制油系统小汽轮机调节油系统是用来控制小机速关阀和调节阀的油系统，其中调节阀由抗燃油配合油动机进行调节，而速关阀由小机润滑油系统供的调节油进行控制。本文重点介绍速关阀控制油系统。上图所示状态为电磁阀带电状态。启动时，使速关油电磁阀和启动油电磁阀同时带电。（其中控制启动油电磁阀的时间继电器设为45~75秒，控制速关油电磁阀的时间继电器设为10~20秒。）这样由于速关电磁阀带电接通其卸油口，同时还切断了DG16插装阀的上部进油，使DG16关闭。而同时启动油电磁阀也带电使得压力油经过启动油电磁阀后分两路，一路为启动油进入速关阀上部将速关阀的阀芯压下堵住卸油口建立启动油压，另外一路开关油进入危急保安装置使其滑阀处于工作位置。图3危急遮断滑阀大约10~20秒秒钟后，速关油电磁阀断电复位，建立速关油，借助溢油阀的限压作用，使启动油压低压速关油压（约0.5bar）速关阀缓慢开起。60秒钟后，启动油电磁阀复位，启动油与回油口接通，速关阀完全打开。注意以下问题：速关电磁阀和启动电磁阀的动作顺序不能调换。这是由于速关阀的内部结构决定的。启动前应确认两停机电磁阀为不带电状态。启动油压应低于速关油压。启动后（速关阀开后）启动油压应降为零。启动后速关油和启动油电磁阀应始终不带电。启动前应确认停机电磁阀和手动停机电磁阀为不带电状态。二.速关阀常见故障分析与处理2.1电磁阀卡涩故障现象：挂闸后，速关阀未正常开启，检查启动油及速关油压不能正常建立，但启动电磁阀及速关电磁阀带、失电情况正常。启动电磁阀卡涩时，发出挂闸指令后，启动油压力与正常时比较，表压偏低或无压力，速关油压不能建立。速关电磁阀卡涩时，发出挂闸指令后启动油压力正常，速关油压无法建立。原因分析：电磁阀内滑阀卡涩造成线圈带电时，滑阀未能正常动作。该型电磁阀对油质清洁度要求很高，油质不合格是造成电磁阀卡涩的主要原因。由于速关阀控制油使用润滑油，该油系统不是封闭设计，运行中在油箱盖等密封不严处可能进入灰尘等杂物；长期运行中油质劣化产生杂质。处理办法：加强油质监督，按照计划对油系统进行定期滤油，保证运行中油质达到合格标准。2.2电磁阀带、失电设定时间不合理故障现象：挂闸后，启动油及速关油压正常建立，但在启动油电磁阀失电时，速关阀未能正常开启或部分开启后迅速关闭。原因分析：按照原厂家设计，启动时速关油电磁阀和启动油电磁阀同时带电。大约10~20秒钟后，速关油电磁阀断电复位，建立速关油。借助溢油阀的限压作用，使启动油压低压速关油压（约0.5bar）速关阀缓慢开起。45~75秒钟后，启动油电磁阀复位，启动油与回油口接通，速关阀完全打开。但在实际应用中，按照厂家设计执行经常导致速关阀挂闸失败。分析原因如下：启动电磁阀带电时间偏短，速关阀未开到位便失去启动油压，速关阀活塞与活塞盘在弹簧力作用下分开，速关油与回油通道接通后泄压。速关电磁阀带电时间偏短，活塞与活塞盘未充分接触靠严，速关油与回油通道接通。使速关油压不能建立，无法启动速关阀。处理办法：适当延长启动电磁阀和速关电磁阀带电时间。目前，我厂一、二期给水泵小汽轮机启动电磁阀和速关电磁阀带电时间分别设置为160秒和16秒。通过实践检验，效果良好。2.3活塞卡涩故障现象：挂闸后，启动油压建立正常，速关油压不能正常建立，速关阀未开启。检查速关电磁阀带、失电情况正常。原因分析：1）安装检修工艺不当，将活塞内的弹簧与活塞和活塞盘的位置装偏，启动过程中受力不均造成活塞卡涩。2）油质脏污也会造成活塞卡涩。处理办法：1）按照正确的检修工艺执行。注意活塞与弹簧的正确安装位置。2）平时加强滤油，使油质达到使用标准。3）解体油缸进行清扫处理。2.4阀杆弯曲故障现象：挂闸后，启动油及速关油压建立正常，速关阀不能开启或只能部分开启。原因分析：检修过程中没有严格执行检修工艺，将速关阀壳体与汽机本体法兰面不平行或法兰面夹杂异物，使阀体与阀座中心不正造成阀杆弯曲。处理办法：严格执行检修工艺要求，避免造成阀杆弯曲。2.5速关阀阀碟前后压差大故障现象：挂闸后，启动油及速关油压建立正常，速关阀只有部分开度，且每次开度一致，约为12%左右，即仅为预启阀动作，主阀没有开启。原因分析：小汽轮机低压调门因故关闭不严，在速关阀与低压调门间形成高度真空，按照正常方式挂闸，速关阀前承受小机进汽压力，预启阀所导入阀后蒸汽量不足以平衡前后压差，造成速关阀无法开启。处理方法：作为临时措施，将速关阀前各进汽阀门关闭，即可挂闸开启速关阀，之后再逐渐开启速关阀进汽阀门。但在开启过程中要缓慢，严密观察小机转速情况。一旦有停机检修机会，必须立即进行处理，消除低压调门不严缺陷。2.6危急保安装置滑阀卡涩或严重漏油故障现象：挂闸后，启动油压建立正常，速关油压力未能正常建立，检查速关电磁阀带、失电情况正常。原因分析：如前所述启动油电磁阀后分两路，一路为启动油进入速关阀上部将速关阀的阀芯压下堵住卸油口建立启动油压，另外一路开关油进入危急保安装置使其滑阀处于工作位置。当滑阀卡涩或严重漏油时使开关油压与回油口接通，拉低速关油压力，无法启动速关阀。处理方法：解体检查危急保安装置滑阀，如卡涩进行清扫修研处理。如果因配合面及滑阀凸肩磨损严重，存在漏油情况，必要时进行更换。2.7电磁阀不能正常带电故障现象：运行人员进行远方挂闸操作，速关阀未能正常开启，检查启动油及速关油压力未建立，启动电磁阀及速关电磁阀未带电。原因分析：小汽轮机跳闸后，未进行手动复归。因检修工作需要，热工人员对速关阀采取了强制措施，措施未恢复。无速关阀关闭反馈信号。电磁阀励磁部分故障。信号传输部分故障。处理方法：由热工人员配合运行人员，逐项对应进行检查，排除以上列举各种情况。2.8溢油阀差压调节不当故障现象：挂闸后，启动油压力建立正常，速关油建立油压未能高于启动油压力0.5bar以上，速关阀没有正常开启。原因分析：溢油阀差压调节不正确，速关油压力偏小，不足以克服启动油压力推动活塞，打开速关阀。处理方法：对溢油阀进行检修或更换新溢油阀时，注意将差压按说明书进行调节到正确差压范围（0.5bar）。结语速关阀不能正常开启是现场常见问题，由于可能引发的原因多种多样，故障特征又相似甚至相同，而且一旦发生速关阀故障基本上都是在机组启动过程中，情况较为紧迫，需要尽量缩短处理时间,这都给我们分析处理带来较大困难。因此，作为检修人员除了提高设备熟悉程度和技术水平的同时，还需要做好以下工作：做好易故障备件的储备工作，如阀杆、电磁阀等。每次机组启动前提前对速关阀进行挂闸试验，及早发现问题，为处理工作争取主动。发生故障时，对可能原因进行认真分析，合理排序，按照由易到难的顺序进行排查处理。结束，谢谢！