小汽輪機危機保安掛閘故障分析

邱忠文 邱孝新

摘要：茂名臻能熱電有限公司進行小汽輪機調速系統靜態試驗工作，掛閘多次失敗,經過分析小汽輪機調節保安系統掛閘原理及危急遮斷滑閥的結構特點以及小汽輪機掛閘的故障原因存在的可能原因，最終確定為危急遮斷滑閥復位杠桿偏斜造成滑閥卡澀，造成摩擦阻力大，杠桿行程不足。采取對復位杠桿進行校正處理解決故障問題，保障機組的正常調試運行工作。

關鍵詞: 小汽輪機；掛閘；危機遮斷滑閥；故障；分析

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

300MW級以上火力發電機組一般設計有小型變速汽輪機用于拖動鍋爐給水泵。本機組采用的型號是G3.6-0.78-1，該機為單軸、單缸、沖動、純凝汽式汽輪機，是一種變參數、變轉速、變功率和多種汽源的機組。在主機額定工況下，給水泵汽輪機利用主汽輪的中壓排汽作為工作汽源。蒸汽在給水泵汽輪機中做完功后，由后汽缸排入主機凝汽器。低壓保安系統由危急遮斷器、危急遮斷器裝置、遮斷隔離閥組、機械遮斷機構、手動停機機構、復位試驗閥組、機械停機電磁鐵和導油環等組成。系統設置的復位試驗閥組中的復位電磁閥（(lYV)，機械遮斷機構的行程開關ZS1、ZS2供掛閘用。掛閘程序如下：按下掛閘按鈕（設在DEH操作盤上），復位試驗閥組中的復位電磁閥（lYV)帶電動作，將潤滑油引入危急遮斷器裝置活塞側腔室，活塞右行到右止點，使危急遮斷器裝置的撐鉤復位，通過機械遮斷機構的杠桿將遮斷隔離閥組的機械遮斷閥復位，將高壓保安油的排油口封住，建立高壓保安油。當壓力開關組件中的三取二壓力開關檢測到高壓保安油已建立后，向DEH發出信號，使復位電磁閥（1YV）失電，危急遮斷器裝置活塞回到右止點，DEH檢測行程開關ZS1的常開觸點仍為閉合、ZS2的常開觸點仍為斷開，DEH判斷掛閘程序完成。

1 故障現象

2014年7月23日茂名臻能熱電有限公司安排進行小汽輪機調速系統靜態試驗工作。調試人員運行人員由ＤＥＨ界面點擊“掛閘”,界面提示 “脫扣”,ＰＳ2低報警,掛閘失敗,重復幾次操作后均掛閘失敗。通知維修人員到現場進行就地掛閘，實驗多次不成功，危機遮斷系統出現遠方失靈現象,給電廠安全運行帶來很大影響,尤其是出現的遠方打閘及就地打閘均失靈現象,直接影響到機組的正常投運。

2 汽輪機掛閘過程分析

汽輪機掛閘主要是依靠危機遮斷滑閥。危急遮斷器滑閥是連接－次安全油路和遮斷復位油路的樞紐,如圖1所示，其閥桿頂部接受杠桿的控制，從遮斷復位油口來的壓力油進入套筒和復位閥組成的腔室“E”，推動復位閥向右運動，從而推動杠桿使危急遮斷器滑閥到右止點即將低壓保安油的排油口封住，建立去隔膜閥上部的低壓保安油，此時隔膜閥上部油壓壓力開接點閉合。當遮斷狀態組件檢測到低壓保安油建立后發出信號給DEH，使復位閥失電，危急遮斷器滑閥上腔室壓力恢復到1. 96MPa，復位閥組上的壓力開關檢測到該油壓建立信號后發出掛閘成功信號給DEH，掛閘程序完成。其保安油路系統有三條油路；一次安全油路、壓出試驗油路以及復位遮斷油路。

一次安全油路的作用是：當汽輪機轉速升到超過危急遮斷器整定值時(6325+ 10Or/min)，危急遮斷器撞擊子因離心力增加，克服彈簧力飛出，打擊危急遮斷器滑閥杠桿，使杠桿轉動，杠桿推動閥桿向左運行，泄掉掛閘油，使閥體在彈簧力作用下離開彈簧座，閥體打開，迅速泄掉一次安全油。另外，萬一危急遮斷器拒絕動作，可通過電氣回路，使一次安全油電磁閥(Y11)動作，同樣也能迅速泄掉一次安全油。隨著一次安全油壓的降低，薄膜閥打開泄去二次安全油。此時，各主汽閥油動機由于泄掉二次安全油，而帶動各主汽閥迅速關閉。與此同時，各調節閥油動機的電液伺服閥也接受MEH輸出的電信號，關閉調節閥門，從而實現停機。

汽輪機的遮斷停機還可以手動實現：壓下打閘手柄使杠桿轉動，打開閥桿接若便出現超速遮斷相同的情況。另外，在一次安全油路上，還設有一壓力開關〔S35），其作用是當薄膜閥發生故障時，可通過壓力開關(S35）接通電磁閥（Y12）同樣可泄掉二次安全油，以提高機組的安全可靠性。

遮斷復位油路、掛閘油路是在危急遮斷器滑閥每次動作以后必須靠就地推動復位手柄或遠方復位。但復位操作必須在機組轉速已降低到撞擊子回復轉速后才可進行。

危急遮斷器滑閥復位有二種實現方式：就地手動復位壓下手柄實現或操作遠方復位按鈕，借助復位電磁閥(Y13），產生復位油推動復位閥實現，無論采用何種方式最終使閥桿和閥體被壓緊在導向塊上，使得掛閘油壓恢復。待與復位油腔連接的壓力開關〔S38)動作后，才確認指示遮斷系統復位成功

圖1 低壓保安系統主要遮斷手段

3 小汽輪機掛不上閘原因分析

分析造成小機組機掛閘掛閘失敗的以下幾個原因：（1）隔膜閥故障；（2）掛閘系統油壓過低；（3）掛閘電磁閥故障；（4）危急遮斷器滑閥卡澀故障。

（1）隔膜閥控制二次安全油排油。隔膜閥為波紋管接口閥,受低壓保安油控制,下部閥門控制著高壓保安油。低壓保安油進入隔膜閥上腔室,當處于掛閘狀態時,低壓保安油壓力為1.96ＭＰａ,它將使隔膜閥關閉。在遮斷狀態下,低壓保安油被泄掉,隔膜閥打開,泄掉高壓保安油快速關閉各油動機。當其卡澀無法關閉，高壓油路建立不成功即掛閘失敗。解體隔膜閥頂部，閥桿活動正常，無卡澀，故排除隔膜閥故障。

（2）掛閘油壓過低：掛閘油壓對閥桿的推力不足以克服彈簧的彈力，造成掛閘不成功。檢查油泵出口壓力為0.7Mpa屬于正常，故可以排除

（3）掛閘電磁閥故障，該電磁閥上的電磁鐵失電，滑閥移動,從而關閉油口,使危急遮斷器滑閥下腔的附加保安油關閉,這樣附加保安油壓升高,危急遮斷滑閥在其左部有油壓作用下,落到右止點,從而關閉自排油口,實現機組遠方打閘停機。如果電磁閥卡澀,摩擦阻力增大,致使滑閥不能回位,油口不能關閉,因此附加保安油便關不嚴,動作的可靠性無法得到保證,遠方掛閘就不能實現。但可以通過就地進行掛閘，但就地掛閘仍不成功，則可確定掛閘電磁閥不是問題的根源。

（4）危急遮斷器滑閥卡澀造成左部腔室油壓力不足，掛閘時在掛閘油壓的作用下，危急遮斷器滑閥左右形成壓力差推動滑閥但不足以克服彈簧力未推到右止點，造成掛閘不成功。而由于危機遮斷閥在前箱里面且行程到位情況需解體滑閥才能知道。

拆開前箱上蓋,再次試驗掛閘。通過觀察發現,手動動作復位杠桿,遮斷器裝置活塞側腔室內開始注油,活塞開始推動危急遮斷裝置連桿,當活塞右行，但高壓油路未建立。檢查外部一切正常后,對危急遮斷裝置連桿系行程進行了測量,測量結果顯示, 危急遮斷裝置連桿行程為8.3mm。對危急遮斷器滑閥進行解體。危危急遮斷器滑閥是由復位閥、閥桿、閥體、手動打閘桿、杠桿、彈簧、殼體等組成。解體后發現危急遮斷滑閥內的復位杠桿歪斜。

4 問題的解決

通過故障分析，從圖中可以看出, 復位桿插入滑閥內從而推動滑閥移動,由于芯桿、滑閥及套筒三者之間均為間隙配合,這樣,同軸度很難保證?；y向下運動時,芯桿的作用力若不通過軸線,則易對滑閥產生扭矩,使滑閥歪倒,這樣滑閥與套筒之間易卡澀,摩擦阻力增大,致使掛閘油壓力不足以推動滑閥,油口E便不能關閉,因此附加保安油壓便不能建立,動作的可靠性無法得到保證,遠方掛閘與就地打閘就不能實現。校直該部件后更換復位杠桿軸套處的密封墊片，將1mm厚的耐油紙板換成0.2mm厚的牛皮板，克服了汽輪機無法掛閘的故障，復測復位杠桿的行程為9.1mm，滿足設計要求。復裝危急遮斷器滑閥，重新進行打閘試驗，掛閘成功，遠方進行打閘操作一切正常，從而可以確定掛閘電磁閥無故障。小汽輪機無法掛閘的真正原因是位杠桿的卡澀，掛閘油壓無法推動危急遮斷滑閥到右止點，右部油口不能完全被凸肩封閉，低壓保安油壓無法建立，從而出現上述異?，F象。

5 結論

本文通過對火力發電廠汽動給水泵即小機無法打閘的現象進行研究，首先分析掛閘在調速系統實現過程，然后本著由易到難思想從設備原理結構出發逐一分析可能的事故原因，最終找到問題根源——危機遮斷滑閥復位杠桿偏斜。調速、保安、油系統，不僅保證了汽輪機運行的自動調節和機組的負荷分配，而且也能防止汽輪機事故的發生或擴大。由于調速、保安裝置結構精密，系統復雜，許多缺陷或不正?，F象，往往與檢修的裝配質量，測量誤差和調整不當等有關。所以在檢修裝備過程中一定要對設備原理和安裝工藝要了然于胸，不放過任何一個缺陷與細節。

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