汽轮机主汽阀自行关闭原因分析及处理方法

汽轮机主汽阀自行关闭原因分析及处理方法

发表时间：2018-05-22T10:32:24.963Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：张玖

[导读] 摘要：介绍了汽轮发电机组的给水泵汽轮机在无联动信号时主汽阀突然关闭的事故现象和特点。

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨 150090

摘要：介绍了汽轮发电机组的给水泵汽轮机在无联动信号时主汽阀突然关闭的事故现象和特点。根据汽轮机控制机构的工作原理，对机械、电气、液压、仪控系统的故障等四个方面分析事故原因，并提出了针对各类故障的处理方法，对各类方法进行了一定程度的研究。

关键词：阀门故障；处理措施

前言

某电厂的给水泵汽轮机的主蒸汽阀门在完全没有征兆及指令的情况下发生突然关闭，此时联动另一个电动给水泵的自动打开。同时，操作人员需要及时调整锅炉给水泵排水阀，改变流量设定值，避免大量除盐水的浪费，这同时也避免了锅炉发生干烧以及其他威胁汽轮发电机组安全运行的危险，通常这些故障会导致发电厂非正常停机。该调整还同时连锁锅炉上水回路以及凝泵的运行状态、换热器的给排水等三路供水、排水系统，从而确保在整个调整过程当中，系统是稳定的。但是这种频繁调整汽轮机组的瞬态冲击，仍旧给生产带来的巨大的风险。

1.给水泵汽轮机主汽阀关闭过程中的 DCS 趋势分析

在DCS系统中进行趋势分析，最小的时间间隔为DCS系统的一个扫描周期。从DCS的历史数据趋势来看，在主汽阀突然关闭前，小汽轮机管道节流阀门全开，低压调节门维持一个相对稳定的开度（35% ～ 37%）。故障发生时刻，小汽轮机的入口压力（该测点位于小机主汽阀前低压进汽管道上）有一个阶跃的突升，压力从 1.2 MPa 升至 1.45 MPa，上升幅度为 26%。在主汽阀关闭前，由于小汽轮机的低压调门开度较大，其入口压力在 1.2 MPa 左右，高于给小汽轮机供汽的大机四段抽汽压力，造成了对大机四段抽汽的背压阻塞，使得四段抽汽至小汽轮机蒸汽流量减到零，小汽轮机工作汽源完全由冷再提供。这一时刻主机负荷稳定，冷再压力没有变化。结合以上情况，可以推断小汽轮机入口压力的突升是由于进汽通道受阻造成的。结合对小机主汽阀和小汽轮机的解体检查，认为主汽阀蒸汽滤网在故障时刻发生了破损，同时破损的碎片被冲入小汽轮机堵塞了调节级部分喷嘴，导致小汽轮机入口压力突然升高。

2.整体汽轮发电机组的系统情况

该汽轮发电机组为常见的双汽动给水泵配置，每个汽动给水泵为50%容量，同时配备一个50%电动给水泵，主要用于启动阶段的锅炉供水需求以及作为汽动给水泵组的备用机组。

2.1系统控制回路介绍

系统控制回路主要由给水泵汽轮机电液控制系统（MEH）、分布式控制系统（DCS）、汽轮机安全监视系统（TSI）和危急跳机系统（ETS）等组成。DEH系统的反馈信号采用测速探头监测给水泵汽轮机主轴的转速信号（频率信号）与DEH系统内部转速的设定值相比较，经速度调节回路PID计算器（比例、积分、微分）运算后，将±40mA的电流控制信号通过信号隔离器输出到电液转换器从而控制低压跳门。电液变流器的电流信号被液压放大，并转化为机械位移，从而通过控制调节阀杆的开度来实现给水泵汽轮机转速的调节，进而实现给水量的调控。

ETS的跳闸信号有四个来源：首先，汽轮发电机组的内部跳闸信号，如轴振保护、推力轴承温度保护和胀差保护等。其次，运行人员手动跳闸信号，如现场紧急停止，主要是操作台手动停机和就地打闸；三是DEH控制系统的电子超速跳闸信号；四、汽轮机超速跳机信号，该信号由ETS系统直接发送到AST电磁阀，使机组停机，汽轮机控制系统打闸。

AST电磁阀停机原理：这是由ETS系统发出指令的一种远程停机控制方式。在接到跳机指令时，AST电磁阀迅速动作，快速排出AST 电磁阀组的先导油，此时AST插装阀的上下两个腔室存在压差，使得AST插装阀迅速打开，进而使得主汽阀执行机构的安全阀在压差的作用下打开，主蒸汽阀门在操纵座弹簧的作用下迅速关闭，切断主蒸汽进汽使给水泵汽轮机停机。

3.给水泵汽轮机主汽阀故障分析

3.1油动机问题

给水泵汽轮机主汽阀的开启和关闭是通过EH油与系统的通断维持的。若主门开关电磁阀发生故障，可能会导致高压油泄露，从而引起异常关闭。通常，液压元件的故障多来自于运动部件的磨损或油质劣化引发的颗粒度升高等导致的内漏增加，也不排除密封系统发生故障的可能。

3.2阀门结构部分

（1）执行机构的活塞杆与主汽阀体的阀杆连接存在一定的偏差，此时阀杆的运动将受到轴线偏移的影响，从而加剧局部磨损，增加卡涩几率。

（2）若小机主汽阀为水平布局，由于重力作用，阀杆受偏置力作用，进而增加了系统运动部件的摩擦，使阀门的磨损加剧，长期运行的情况下会影响阀门的正常运行。

（3）整个阀门内部结构处于530度的高温环境中。由于金属在长期高温环境下的蠕变，以及阀门内部的热应力会导致阀杆弯曲变形，从而导致结构故障频发。

（4）运动部件的间隙设计不合理或制造精度偏差产生的额外摩擦力，增大了阀门开关时的阻力，进而引起阀门的开关发生迟滞。

（5）填料压盖过紧时，会引起密封结构中的柔性石墨环与阀杆之间摩擦增大，这种磨损加剧除了引发阀门运行迟滞以外，还会引起漏汽的发生。

（6）填料环填充偏置，导致了运动阻力的增加。

（7）由于长期运行中缺乏检修，导致运动部件间隙变化，造成阀门的工作状态异常。

4.防范措施

（1）加强EH系统油质的管理，定期检测油品质量，及时发现问题。可以降低油系统故障，从而降低了执行机构的故障率。

（2）合理安排蒸汽阀门及其执行机构的检修周期，可以及时发现蒸汽滤网裂纹，降低氧化物使阀门堵塞的故障发生。同时，检查阀杆的弯曲程度，测量阀杆和阀门盖及套筒之间的间隙，以及阀体和填充材料的状态简称，对不合格的情况进行修配或更换，并清理零件上

的氧化皮，并适当加大阀杆运动区域的涂镀面积，防止运动部件之间的磨损，并检修密封表面，确保密封效果。

（3）定期进行蒸汽阀门的活动性试验，防止阀门卡涩。

（4）合理调整机组运行参数，确保平稳运行，蒸汽波动不能过大。

（5）控制蒸汽质量，对除盐水的品质进行管控。

（6）在检修的装配过程中确保100%检查，所有螺栓的拧紧力矩应符合设计要求。

（7）在每次检修后对阀门开关进行验证，以确保阀门的正常使用。

结语：

主汽阀是工业汽轮机组、给水泵汽轮机组的保护系统中最关键的一环。该阀门的全部保护动作是通过其执行机构实现的，该系统是否正常运行，对整个汽轮发电机组的正常运行和安全生产具有重要意义。主汽阀及其执行机构的故障对机组的安全运行具有不可估量的影响。本文简单分析了主汽阀运行异常几种的原因，并简单分析了相关解决方案和预防措施。

参考文献：

[1]陈金铨，吴林林，侯亚权，施晓云，朱军.汽轮机4取2停机电磁阀冗余容错系统[J].液压气动与密封，2008，（03）：38-41.

[2]樊少波.大型汽轮机组的开停车总结[J].小氮肥，2016，44（07）：11-14.