汽轮机高压调门突关的分析和处理

汽轮机高压调门突关的分析和处理

谢克东

（许昌龙岗发电有限责任公司，河南许昌，461690）

摘要：对某电厂汽轮机高压调门在运行过程中突然关闭的问题进行了认真分析，并实施了可靠的处理措施，避免了类似情况再次出现，对其他机组具有一定的参考意义。

关键词：高压调门；运行中；突然关闭；原因分析

一、概况

某电厂1号机组的高压主汽门和调门为上海汽轮机厂生产，设计由四个高压调节阀（高压调节阀简称GV,下同）分别控制高压内缸里相应的4个喷嘴，调节阀分别由各自独立的油动机控制，实现机组的配汽要求。调节阀油动机位于调节阀上部，直接带动阀杆运动。高压调节阀的配汽顺序图如下：

图1-1高压调节阀动作顺序图

如图1-1，高压调节阀设计开启顺序GV4-GV3-GV1-GV2，顺序阀情况下，通往喷嘴上部的GV4、GV3全开，通往喷嘴下部的GV1、GV2调节进汽流量。

二、故障现象：

机组在顺序阀工况下正常运行；02月19日04:50分，运行人员发现“GV4阀门伺服卡故障”报警，检查4号高压调门指令100%，反馈0%，就地阀门全关。立即进行调整，并将4号高压调门指令强制关至0，热工人员做条件防止4号高压调门突然全开。02月09日13:47分，运行发现“GV3阀门伺服卡故障”报警，检查3号高压调门指令100%，反馈0%，就地阀门全关。立即进行运行调整，并将3号高压调门指令强制关至0，做条件防止3号高压调门突然全开。

三、原因分析及处理措施

3.1原因分析

本机组高压调节阀的油动机执行机构原理如下图所示：

图3-1高压调节阀油动机执行机构原理图

油动机为单侧进油式结构，执行机构靠油压开启，通过弹簧关闭，由伺服阀控制进油量

来控制调门开度。

高压调门的EH油系统图如下所示：

图3-1高压调节阀EH油路图

从故障情况看，引起GV4和GV3调门无法正常开启的可能原因有：伺服阀故障、卸荷阀故障、油动机机械故障（包括机械卡涩和油缸内部窜油）或控制回路故障。

3.2处理方案及现场实施：

故障发生后，为不影响机组带负荷，先由热工人员调整阀序，由4、3-1-2更改为1、2-3-4。

由于机组负荷偏高，经过讨论，决定降负荷后关闭2号高压主汽阀，用外接信号源就地控制伺服阀来全行程活动GV4。处理方案如下：

申请机组负荷降至200MW及以下；将汽轮机阀门控制由顺序阀切为单阀控制；热工人员通过逻辑将TV2慢慢关至0%，期间由运行人员手动调整GV1和GV3开度，保证在关TV2过程中运行稳定安全；TV2关闭后，由检修人员打开GV4的EH油供油门，热工人员将GV4伺服阀的两对指令信号线甩开，用外接信号源通过其中一对指令信号线直接给GV4发开指令，就地观察GV4是否动作正常。

在处理方案实施降负荷过程中，GV3突然关闭，现象与GV4相同。

1）针对故障情况，检修人员首先怀疑是伺服阀故障，所以决定先更换新的伺服阀。为避免备用伺服阀长时间放置引起的卡涩、拒动、误动，将备用伺服阀在停机备用的2号机组高压调门上进行了静态试验，活动正常后把伺服阀装至1号机组的GV4。排除了伺服阀故障的

可能；

2）现场检查有压回油管温度，并用听针检查卸荷阀有无过流声音，最后更换了卸荷阀，排除了卸荷阀误动的可能；

3）由于机组控制系统在大修中刚刚进行升级改造，怀疑控制回路故障，热工人员对热工信号进行排查，但未发现异常情况。之后更换伺服卡，从工程师站，把1号机组的控制系统接至2号机组（2号机组在停运状态），来控制2号机组的高压调门，结果活动正常。排除工程师站控制系统的原因。再把1号机组的控制系统就地拉线至伺服阀线圈，1号机组的GV 阀阀仍然不开启。为确认故障点，使用“伺服阀信号发射器”控制GV3/GV4的伺服阀，仍然无法动作。

据此判断油动机拒动原因为油缸活塞杆断裂或者密封环损坏，申请停机处理。

四、停机后的处理措施

停机后将GV3/GV4返回专业厂家。解体后发现GV3/GV4油动机活塞杆均断裂，断裂位置在活塞环螺纹处（油动机活塞杆直径最小处），第三方金相分析结果为高应力低周疲劳。

图4-1断裂的活塞杆图4-2完整的活塞杆

图4-3活塞杆简图

为防止类似事件的再次发生，我们将4个高压调门的油动机活塞杆全部更换，并将相应尺寸进行了调整：

原活塞杆材质0Cr17Ni4Cu4Nb，直径44.45mm,活塞与活塞杆的连接螺纹为11/4‐12UN，螺纹小径29mm,连接螺纹部分在整个活塞杆受力部分截面最细，所以当交变应力或者拉力足够大时，该部分断裂，活塞与活塞杆分离。

为了与配汽机构连接，新活塞杆直径仍然为44.45mm,但将活塞与活塞杆的连接螺纹增大至M60x2，螺纹小径57.8mm,活塞杆下半部分螺纹在整个活塞杆受力部分截面最细，所以当交变应力或者拉力足够大时，活塞杆下半部分的螺纹处首先断裂，加之活塞杆的直径是系统设计尺寸，不会因为交变应力或者拉力断裂。故：更改后的设计不会再出现活塞与活塞杆断裂的情况。

五、结束语

由于油动机活塞杆断裂情况在国内比较少见，断裂处又为油缸内部，从外部无法观察，我们很难直接判断问题的原因，只能一步一步进行排除，在排除了油路、机械卡涩和控制回路方面的原因后，最后的矛头都指向油动机内部问题。对其他同类型机组有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]《汽机维护和检查》，西屋发电公司

[2]《一期汽机检修规程》，许昌龙岗发电有限责任公司

作者简介

谢克东（1983年出生），男，专科，助理工程师，主要从事汽轮发电机组调速系统的检修策划工作。