WK63／71型给水泵汽轮机挂闸故障分析及处理

WK63／71型给水泵汽轮机挂闸故障分析及处理

浙能台州第二发电有限责任公司1000MW超超臨界机组配置的WK63/71型给水泵汽轮机在调试时碰到速关阀开启故障，导致挂闸失败。文章通过分析速关阀结构、控制原理及故障现象，对故障原因逐一排查，得出故障原因为速关油电磁阀的插装阀卡涩漏流，导致启动油和速关油无法达到有效差压，进而速关阀无法开启，现场采取大油压冲洗插装阀解决了卡涩漏流问题，消除了设备故障。

标签：给水泵汽轮机；速关阀；插装阀

本工程单台机组配置2×50%B-MCR的汽动给水泵，给水泵汽轮机（简称小机）型号WK63/71，此型号小机在国内发电机组中应用普遍，但其速关阀在汽轮机启动中常出现开启故障问题，致使汽动给水泵无法正常投运，影响机组的正常启动，因此，探寻其有效的解决途径和预防措施十分必要。

1 速关阀开启故障

2号机组B汽泵在停运后重启，投入小机油系统，调节润滑油压及调节油压达到要求值；发出复位指令，小机两只跳闸电磁阀得电，阻断速关油回油管路，为小机速关阀开启做好准备；发出挂闸指令后，启动油电磁阀和速关油电磁阀同时得电，启动油压建立正常；15s后，速关油电磁阀失电（控制速关油电磁阀1842的时间继电器设为15s），开始建立速关油压；45s后，启动油电磁阀失电（控制启动电磁阀1843的时间继电器设为60s），启动油泄油降压，但速关阀无开启动作，挂闸失败；再次重新挂闸并就地查看，发现当挂闸指令发出后，在控制油压约0.96MPa的情况下，启动电磁阀1843和速关油电磁阀1842均同时得电正常，但在启动油压建立升压的过程中，本应为0的速关油也同步升压，当启动油压升至0.6MPa，速关油压也升至0.4MPa，后各自停滞，直至启动油电磁阀失电，启动油泄油降压，速关油同步降压，全过程速关油与启动油一直无法达到有效差压值，速关阀无法开启，导致挂闸失败。

2 速关阀开启原理

汽轮机挂闸指汽轮机建立安全油压，打开汽门的一系列操作。速关阀开启是挂闸过程中的重要步骤，开启后，新蒸汽通过速关阀，经调节汽阀后进入汽轮机冲转。速关阀开启主要由速关组件与速关阀执行机构协同配合完成，在实际运行过程中，一旦速关组件或执行机构出现故障，便会导致速关阀开启故障。

2.1 速关组件介绍

速关组件是将调节系统中一些操作件集装在一起的液压件组合，主要部件有试验阀、启动油电磁阀、速关油电磁阀、停机电磁阀、辅助滑阀、手动停机阀等。上述部件大多组装于组件表面，方便维修更换，少数部件集成于组件内部，如辅助滑阀的插装阀、速关电磁阀的插装阀等。速关组件用于汽轮机遥控启停机、就

地启停机及速关阀联机试验。

2.2 速关组件控制速关阀开启原理

速关组件控制阀门开启原理参见图1、图2所示，启动油电磁阀1843，速关油电磁阀1842，辅助滑阀2200、插装阀DG16一起用于遥控开启速关阀。辅助滑阀2200是液控单向阀、充液阀和插装阀的组合，启动前2200中的插装阀及DG16均处于关闭状态。启动时，使1842和1843同时得电，则1843的P-B成通路，启动油F建立油压，速关阀油缸活塞13在启动油F压力下逐渐左移压紧活塞盘16，使活塞盘及活塞形成密封并成为整体。在F通向速关阀的同时，F 也通向辅助滑阀2200，并经由液控单向阀进充液阀，使其回油口打开，由于2200中的插装阀上腔回油，使插装阀在压力油作用下开启，压力油通向1842，这时1842的P-B、A-T成通路，压力油进入DG16上腔，使DG16仍保持关闭状态，速关油E2压力为0。当启动油F的压力达到≥0.6Mpa时，使1843断电复位，即1843的P油口阻断、B-T为通路，启动油开始回油，与此同时，1842断电复位，其P-A成通路，建立速关油E并逐渐升压，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，活塞盘和活塞整体在两侧油压差作用下，向右移动，速关阀也就随之开启。[1]

3 故障原因分析及处理措施

本次速关阀开启故障的异常现象是启动初期，本应为0的速关油与压力油同时起压，导致速关油无法正常建立，因此，根据异常现象及控制原理，对可能性的原因分析如下。

3.1 速关组合件的控制回路故障

速关组合件控制回路发生故障，会造成其电磁阀得失电状态不正确，如速关油电磁阀未按指令得失电，则速关油压必然无法正常建立。现场对速关组件及执行机构的接线做全面检查无误，就地检查各个电磁阀得失电动作正确，时间继电器设置时间也由厂家现场确认无误，最后又对逻辑进行仔细检查，均未发现错误，由此确定原因非控制回路故障。

3.2 调速汽门间隙偏大

本型号汽轮机均有调速汽门间隙设置问题，出厂时为保证调阀本身的开启顺畅，在冷态时设置间隙偏大导致内漏，内漏会导致速关阀前后差压大，设计油压不能克服弹簧力及前后压差，导致无法开启。但本工程在前期均因此故障进行过多次调整调节汽门的间隙达到合适值，并进行过挂闸试验成功，因此本次2B小机挂闸失败原因应不在于此。

3.3 速关组合件漏流

速关组合件漏流主要发生在速关阀油缸、危急保安器、各类电磁阀、内部零

件等部位，逐一分析漏流可能性。

3.3.1 速关阀油缸、危急保安器漏流分析：一种是由于安装问题导致，如油缸内的弹簧与弹簧盘没有安装到位，活塞盘的并帽没有安装到位，但设备在此之前已顺利试车运行，设备安装缺陷导致故障的可能性很小，因此可判定非设备出厂安装问题；另一种是由于设备长期运行导致密封面磨损，易致使速关阀油缸、危急保安器漏流，但机组为新建机组，且调试期开始不久，对于新组件，由于运行磨损导致内漏的可能性较小。由此可知，速关阀油缸、危急保安器漏流可能性很小。

3.3.2 速关组件电磁阀内漏分析：因机组为新建机组，小机油系统的运行处于基建期，管道可能冲洗不彻底，油质无法保证，极有可能造成速关组件的各个电磁阀、插装阀卡涩，使之无法正常运行。对故障现象进一步分析可得，启动油压可顺利升至0.6MPa，但无法升至更高压力，说明启动电磁阀可能卡涩或系统中存在泄油点。而在启动油建压过程中，本该为0MPa的速关油压却有0.4MPa，因此判断速关油管道内此时窜入了压力油，根据速关组件控制原理图分析，速关油正常建压是由速关电磁阀P-A通路进压力油，因此首先怀疑速关电磁阀有卡涩现象，导致速关电磁阀得电情况下，P-A通路有卡涩间隙，压力油窜入速关油管，于是对速关电磁阀进行了清洗，为保险起见，同时对启动电磁阀也进行清洗，但未解决问题，后更换新的速关电磁阀仍无效。3.3.3 速关组件内部零件漏流分析：排除电磁阀故障的原因后，通过速关组件控制原理继续分析可得，速关油管系中另一个可能窜入压力油的位置是DG16插装阀，如若DG16插装阀阀芯卡涩或有异物导致未关闭到位，启动压力油便可泄漏至速关油管路，引起速关油起压，导致活塞与活塞盘由于弹簧力未能压紧，启动电磁阀失电泄去启动油压后速关油通过活塞和活塞盘间隙返回回油管，最终导致速关阀开启失败。

按此分析，应对DG16插装阀进行清洗或更換，但由于插装阀在速关组件内部，除非解体速关组件，否则无法清洗或更换。速关组件解体较为复杂，结合现场情况，决定先采用较为便捷的加大油压冲洗法，即启动两台油泵以提高油压，对DG16插装阀的油路进行加压冲洗，以达到关闭DG16插装阀的目的。在两台油泵同时运行的情况下，修改相关逻辑定值后，启动小机挂闸程序，速关阀成功开启，小机挂闸成功。随后，又对小机进行两次双油泵运行的挂闸试验，均获成功。随即停运一台油泵进行挂闸，速关阀正常开启，挂闸成功，后又连续进行三次挂闸试验，均成功挂闸。

通过几次成功的挂闸试验及过程中各项参数，可判定DG16插装阀漏流现象已经消除，挂闸过程中启动油压、速关油压均已正常，这也进一步证实了此速关阀开启故障的原因，即因基建环境油质较差导致速关油电磁阀的插装阀卡涩漏流，启动油和速关油无法达到有效差压，进而速关阀无法开启。速关阀开启故障处理后，为防止类似情况再度发生，加强了小机润滑油滤油工作，同时也对小机控制油组件、速关阀油动机、调节汽门错油门等组件进行清理冲洗，加强改善现场环境，确保油质良好。

4 结束语