小机速关阀试验时突然关闭分析

技术讲课教案
主讲人：王学成
技术职称（或技能等级）：
所在岗位：汽机点检长
讲课时间：2011-5-13
培训题目：2号机小机B速关阀活动性时突然关闭分析
培训目的：
1.1 小机速关阀及油缸结构及工作原理
1.2 速关组合件
1.3小机速关阀试验时跳闸背景
1.4 危急保安装置
处理：
2.1突然关闭原因的初步分析
2.2 2B小机速关阀检查试验结果分析汇报
对策：
3.1 原因分析与查找的工作情况
3.2 小机速关阀突然关闭的对策
培训内容：
一、小机速关阀及油动机
1.1 小机速关阀及油缸结构及工作原理
1.1.1 小机速关阀及油缸结构
速关阀也称为主汽门，它是主蒸汽管路与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。

速关阀水平装配在汽轮机进汽室侧面。

汽轮机机停机时速关阀时关闭的，在汽轮机机起动和正常运行期间速关阀处于全开状态。

主要由阀和油缸两部分构成。

阀体部分主要由主阀蝶、卸载阀（预启阀）、滤网、导向套筒、阀盖、汽封套筒、阀杆、专用螺栓、阀座等共同构成。

油缸部分由油缸体、试验活塞、活塞、弹簧、弹簧座、活塞盘等构成。

阀盖（5）不仅用于进汽室端面的密封，而且也是阀与油缸的连接件。

在速关阀未开启时新蒸汽经蒸汽滤网（3）通至主阀蝶（1）前的腔室，阀蝶在蒸汽力及油缸弹簧（14）关闭力作用下被紧压在阀座（18）上，新蒸汽进入汽轮机通流部分的通路被切断。

主阀蝶中装有卸载阀（2），由于在速关阀的开启过程中调节气阀处于关闭状态，所以随着卸载阀的提升，主阀蝶前后的压力很快趋于平衡，使得主阀蝶开启的提升力为减小。

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（7）与导向
套筒（4）及汽封套筒（6）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，主阀蝶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。

速关阀的油缸部分主要由油缸（10）、活塞（13）、弹簧（14）、活塞（16）及密封件等构成，油缸用螺栓固定在阀盖（5）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（8），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（8）和螺母（9），以免发生人身伤害事故。

1.1.2小机速关阀工作原理
1.1.
2.1速关阀的开启
速关阀是由油压控制的，开启过程是通过液压组合件来操作的。

开启速关阀时，1842速关电磁阀及1843启动电磁阀带电（计时开始，第0秒），则1842速关电磁阀的P口与B口导通，Dg16插装阀关闭，切断速关油E1与E2通道；同时1843启动电磁阀的P口与B口导通，启动油F通至活塞（13）右端，活塞在油压作用下克服弹簧（14）力被压向活塞盘（16），使活塞与活塞盘的密封面相接触，约15秒后，先让1842速关电磁阀失电，速关油E1与E2通道畅通，速关油E通入活塞盘左侧，随着活塞盘后速关油压的建立，约60秒后，让1843启动电磁阀失电，启动油与回油T口导通，启动油开始在节流孔及溢流板的作用下有控制的缓慢泄放，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（12）限位。

由于阀杆右端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。

1.1.
2.2 速关阀的关闭
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，如跳机电磁阀2222、跳机电磁2223、手动跳机电磁阀、危急保安装置因轴位移过大或飞锤击出、危急保安装置手动脱扣中的任一情形发生，都会使速关阀内油压降低迅速下降，一旦弹簧力大于活塞盘右侧的压力，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T排出，活塞盘连同阀杆、阀蝶即刻被推至关闭位置。

其中跳机电磁阀2222、跳机电磁2223接受来至ETS的信号如润滑油压低、真空低、振动大、轴位移等保护信号。

其动作时，（运行时不带电），使速关组合件内Dg40插装阀上腔压力油与回油口导通，这时插装阀下部的弹簧使插装阀开启，速关油迅速泻去，速关阀关闭。

手动停机阀2250的原理与跳机电磁阀原理相同。

1.1.
2.3 速关阀的活动性试验
为了验证速关阀运行中的可靠性，油缸部分还装有试验活塞（12），如图2所示，由试验活塞，试验阀与压力表等构成速关阀试验机构。

试验时速关组合件上的2309电磁阀带电，通过操作试验阀使调节油经节流孔进入试验活塞右端腔室，试验活塞压向活塞10。

并通过活塞及活塞盘使阀杆向关闭的方向产生相应的位移。

由于试验活塞盘、阀杆、阀蝶同时向关闭方向移动，行程为h，这一行程为25cm，由制造决定，不会影响机组的正常运行，所以试验可在包括额定负荷在内的任何工况下进行。

速关阀的许用试验压力为P1＝0.67Mpa。

这一点在我厂同型小汽机上已经得到验证，包括尚未出厂的5号机组用给水泵汽轮机。

若速关阀状况良好，试验结果应是P2＜P1，P2是试验活塞开始位移时的试验油压，P1是许用试验压力。

P1﹦A＋B（P4－0.1）（单位：MPa），其中A、B是与规定有关的特性值，一般由制造厂给定。

P4是机组运行时的速关油压值。

若试验测得P2≥P1，则表明阀杆上因有盐垢或油缸部件有油垢，而产生了额外的运动阻力，致使速关阀动作不正常，为使速关阀能正常动作，在这种情况下试验应重复多次，如最终仍然是P2＞P1,那就要尽快安排检修，拆出速关阀，查出原因，消除故障。

1.2 速关组合件
1.2.1 构成
速关组合件主要由速关油电磁阀1842，启动油电磁阀1843，停机电磁阀2222，2223，手动停机阀2250和速关试验用手动阀2309组成。

以及速关油回路上的Dg16插装阀，停机回路上的Dg40插装阀。

还有溢流阀1853。

1.2.1 速关组合件原理
速关组合件原理，见速关阀的开启、关闭及试验过程。

速关组合件原理图，见附件。

速关组合件中，控制启动电磁阀1843的时间继电器设为60秒（一般为45～75秒），控制速关油电磁阀1842的时间继电器设为15秒（一般为10～20秒）。

溢流阀1853的作用：保持在启动过程中，启动油压低于速关油压速关油压E约为0.5Bar。

1.2.3 速关阀及油缸和速关组合件的相关图片
1.3小机速关阀试验时跳闸背景
11月29日13时，运行人员进行2B小机速关阀活动性试验，投入速关阀活动按钮，就地速关油压降低至零造成2B小机及给水泵跳，2A、2B磨跳，机组RB动作成功。

随后机务人员和热控人员，分别检查了系统，2B小机油站工作正常，泵出口压力为1.02Mpa。

14时左右，
联系热工、汽机、运行专工王静明及设备部发电部部门领导，共同进行了四次速关阀活动性试验，第一、三、四次成功，第二次失败。

至今原因不明确，尚处于可能原因查找的阶段。

1.4 危急保安装置
1.4.1 危急保安装置的作用
当汽轮机出现故障时，危急保安装置将速关阀中的速关油泻掉，快速关闭速关阀。

1.4.2 危急保安装置的结构
危急保安装置装在前轴承箱的侧面，滑阀（3）可在装于壳体内的套筒（5、10）中水平滑动。

滑阀（3）上有两个控制凸肩（8、9），套筒（5、10）与凸肩相应的端面起着对凸肩的限位和油路密封的作用。

危急保安装置不投入工作时，弹簧（7）将滑阀推向与套筒（10）端面接触的位置。

滑阀的一端是活塞（12），它与拉钩（13）相连接，而拉钩的另一端插在转子的两个凸肩之间。

1.4.3 危急保安装置的工作原理
从液压组合件来的开关油M，使危急保安装置的滑阀处于工作位置，这样压力油从接口P 经节流孔板（17）（Ф5.5）进入危急保安装置。

由于活塞（12）的环形面积比凸肩（8）的环形面积小，所以运行时，速关油在滑阀上的作用力大于弹簧力，将滑阀凸肩（8）紧密的压在套筒（5）的端面上，这样回油T被切断，速关经油口E流出壳体，经速关组合件进入速关阀。

如果危急保安装置前的油压下降，则弹簧把滑阀推向套筒（10）的端面使进油切断，速关油与回油接通，则速关阀关闭。

1.4.4 危急保安装置的动作途径
手动：将杠杆（1）拉下。

机械式轴向位移保护：拉钩被转子上的凸肩抬起而脱扣。

危急遮断器撞击子击出。

二、突然关闭原因及试验检查报告
2.1突然关闭原因的初步分析
11月29日，小机速关阀突然关闭事件发生后，在设备维护部部门领导的牵头下，组织热工、汽机及运行当值人员进行了障碍的分析，得出如下初步结论：
2.1.1突然关闭的直接原因
2B小机跳机的直接原因是因为2B小机速关阀试验时，速关油压降低致使速关阀关闭造成小机跳闸。

2.1.2根本原因分析：
初步可能原因有三个方面：
(1)电磁阀2309内漏。

(2)2222电磁阀、2223电磁阀、2309电磁阀的接线走向不合理，接线之间存在交叉；以及电磁阀接线存在绝缘破损。

(3)系统调节油压波动。

2.2 2B小机速关阀检查试验结果分析汇报
2.2.1汽机2B小机检查试验记录表
2.2.1.1 2B小机挂闸时各油压变化情况
2.2.1.2速关阀活动试验各油压变化的情况
2.2.1.3 2B小机润滑油母管降油压试验观察速关阀各油压的变化
试验方法：解除2B小机1、2号油泵联锁，事故油泵断电，确认给水泵转速为零。

逐渐关闭2号油泵出口手动门，降低润滑油及调节油压力，试验数据如下：
油压试验及活动性试验记录检查人：王静明；记录整理人：东北核电邱慎振、张喜坤、汪勇刚。

2.2.2汽机2B小机速关组合件Dg40插装阀解体检查情况
解体2223/2222电磁阀对应的Dg40插装阀，插装阀完好，阀芯完好、无磨损、无锈蚀、无缺陷；插装阀弹簧完好、无缺陷。

而且小机的7次顺利实验性挂闸过程也验证了Dg40插装阀的完好性。

（注：如果插装阀存在内漏或关闭不到位，则小机因速关油压建立不起来，无法成功挂闸）。

2.2.3 汽机速关阀降油压及活动性试验结果分析
2.2.
3.1小机挂闸打闸试验全过程顺畅，启动油压、速关油压、调节油压变化正常。

挂闸时，速关阀的开启对调节油压及润滑油压的影响如下：调节油压由0.88Mpa降低至0.7Mpa，润滑油压不变。

2.2.
3.2速关阀活动试验全过程顺畅，速关油压正常、调节油压正常、试验油压正常。

试验电磁阀2309投入时，对各油压的影响情况如下：速关油压由0.88Mpa降低至0.76Mpa，调
节油压由0.86Mpa降低至0.7Mpa，润滑油压不变。

2.2.
3.3 速关阀油动机速关油压下降至0.37Mpa才关闭。

（厂家提供标准要求小机速关阀关闭时的动作油压不得超过0.5Mpa）。

2.2.
3.4结合我们长期以来的点检记录和巡检记录，2号机B小机的油泵出口油压一直在1～1.05的范围，系统油压稳定。

2.2.
3.5 Dg40插装阀检查无缺陷，小机能正常挂闸。

2.2.
3.6调节油压力降低至0.6Mpa时，交流润滑油泵1号和2号相互联锁启动。

（这一点在试验前准备工作中，已经得到了验证）。

2.2.4 热控绝缘检查及检修工作情况
2.2.4.1 2B小机2222、2223、2309电磁阀电缆对地绝缘及相互绝缘测试，测量值如下：
2.2.4.2 小机跳机电磁阀更换及检查
根据领导要求，将2B小机2222、2223跳闸电磁阀更换为已检验合格的同型号电磁阀。

更换后2B小机启动，热控各功能部件正常，进行阀门松动试验无异常。

拆除下的两个跳闸电磁阀经初步检查，线圈阻值正常，初始状态正常。

2.2.4.3 11月29日已更换下的2309试验电磁阀厂家测试结果
对于11月29日已更换下的2309试验电磁阀，厂家检测传真已发回，表明该电磁阀功能合格。

热控组织专人对同型号电磁阀进行解体，从结构上发现此类两位四通电磁阀不存在P-T口通或P-B-T同时通的情况。

基本可排除2309试验电磁阀在动作过程中导致泻油。

2.2.5、综合热控及汽机专业试验结论
（1）危急保安装置可靠，能承受系统油压的各种变化。

（2）速关阀油动机工作正常，能够正常开启和关闭。

（3）Dg40插装阀无缺陷。

（4）速关油压只有降低至0.37Mpa，才会导致危急保安装置和速关阀动作。

（5）速关2B小机2222、2223跳闸电磁阀及2309试验电磁阀、1842、1843电磁阀对地绝缘良好，2222、2223跳闸电磁阀及2309试验电磁阀之间线路绝缘良好。

（6）11月29日已更换下的2309试验电磁阀，厂家检测该电磁阀功能合格。

并且从结构上该类电磁阀P与回油口T不会相通，P-B-T三口也不可能同时相通。

三、根本原因分析与对策
3.1 原因分析与查找的工作情况
3.1.1 目前我们尚没有进行的工作：（1）电磁阀2309接线与速关油电磁阀1842接线走向不
合理，接线之间存在交叉或存在绝缘破损的情况没有进行检查。

（2）速关阀油动机尚不具备检修条件，无法解体。

3.1.2 目前无法排除的偶然性因素：电磁阀2309接线与速关油电磁阀1842接线、跳机电磁
阀2222接线、跳机电磁阀2223接线之间存在偶然的短暂的相互干扰或速关油电磁阀1842接线、跳机电磁阀2222接线、跳机电磁阀2223接线其中任意一个受外界干扰而动作。

3.1.3 目前工作的进展
目前，我们通过仔细的研究，确定了系统油压是稳定的；确定了2309电磁阀不存在中间通即内漏的情况；确定了调节油压系统的波动只有当速关油压降低至0.37MPa（我厂五号机T6695、T6696均为0.37MPa）的极限油压才会导致速关阀关闭，即排除了因系统油压波动造成速关阀关闭的可能；确定了Dg40插装阀的完好，而且在此后的挂闸试验中得到了验证；确定危急保安装置完好，活动灵活；2309电磁阀接线与2222、2223电磁阀接线之间的绝缘阻值及对地阻
值正常。

3.1.4与杭州汽轮机研究所沟通的结果
12月14日，利用去杭州汽轮机厂监造5号机给水泵小汽轮机的机会，在杭州汽轮机厂销售合同管理部门的热情接待和安排下，与杭州汽轮机厂研究所所长孔健泉，本体设计主任李健生，主任设计师陈金铨，高级工程师侯亚权，600MW小机调节设计工程师就我厂给水泵小汽轮机速关试验突然关闭的事宜进行了交流，并提出了相关的看法和建议。

鉴于杭州汽轮机研究所的工作安排事宜，参与讨论人员无法到现场进行指导探讨，经折衷同意采取了制造厂内讨论，形成书面意见的方法，达成的一致分析意见如下，原件见附件：
1、从台山电厂有关该试验的记录分析，挂闸时调节油压偏低，反映出此刻油耗量偏高。

2、在进行速关阀试验时，如果从开始投入到跳闸反馈两次事件中反应时间仅为1－2秒，这表明有偶然性因素，在试验信号钢投入，即在试验活塞后油压刚建立时，导致速关阀油动机内的活塞与活塞盘分开，最终导致速关阀关闭。

3、基于以上2点，建议对小机速关阀加装2道密封环，以减少泄漏量。

4、如果在此改进基础上油压仍偏低，可将危急遮断阀油门前的节流孔板改为Ф6，但要保证手拍危急遮断油门的脱扣性。

5、建议清洗整个速关阀（包括试验活塞部分）、调节油过滤器。

6、建议检查速关阀阀杆的磨损和弯曲。

7、建议检查故障电磁阀及速关电磁阀控制逻辑、回路及相关电气布接线情况以排除电气干扰因素。

至于上述偶然性的因素表述的含义，当时的意思是针对我厂1、2号机做了80多次试验，后来在11月29日及12月5日做了将近20次活动性试验而言的，特别是突然关闭的情况仅仅偶然出现过两次，以后不再出现，实在难以下结论。

不过与会的所有人员，都同意我们对速关阀直接原因的分析。

结合当时的讨论，他们意见主要有如下两种：
（1）故障电磁阀及速关电磁阀控制逻辑、回路及相关电气布接线情况接线可能存在问题以及相互干扰，以及外部干扰信号。

（2）速关阀的活动性试验，试验电磁阀失电后，速关阀试验活塞复位太快，同时工作活塞与缸体加工精度、阀杆与衬套的摩擦阻力或结垢、活塞盘与缸体的配合精度等综合的偶然因素，导致活塞与活塞盘脱开，速关油压失去，速关阀运行中关闭。

针对上述第2种意见，他们的评价是这样的，有这种可能，但是如果像贵厂所说的2309电磁
阀持续带电的脉冲为5秒钟，同时从试验电磁阀开始带电的第1～2秒突然关闭的，也就是试验活塞后油压建立的时候，第（2）种意见，是不可能发生的，最坏的可能就是速关阀试验做不了，但不至于速关阀突然关闭；但是如果2309电磁阀持续带电的脉冲小于5秒钟，或者试验电磁阀不是在开始带电的第1～2秒突然关闭的，即在试验电磁阀失电后，有这种可能，由于机务的东西一般有比较好的重复性，因此发生第（2）种意见情况的可能性比较小。

3.2 小机速关阀突然关闭的对策
鉴于上述速关阀突然关闭事件发生的偶然性，结合各方面意见我们将采取下述措施，防止小机速关阀在运行中突然关闭。

（1）对小机速关阀油动机加装2道密封环，以减少泄漏量。

（我厂1、2号机组给水泵汽轮机速关阀油动机油缸体内出厂时，未加装密封圈，不过预留有装密封圈的槽）。

（2）将危急保安装置的P口活结头内的节流孔改为Ф6，更改后做手动脱扣试验，保证危急保安装置灵活可靠。

（3）给水泵汽轮机停运后，对整个速关阀油动机（包括试验活塞部分）、控制油过滤器进行清洗。

（4）给水泵汽轮机停运后，检查速关阀阀杆的磨损和弯曲。

（5）检查跳机电磁阀及速关电磁阀控制逻辑、回路及相关电气布接线情况，做好屏蔽工作，以排除相互干扰或外部干扰信号的可能。

技术培训练习题。