中排供热调节阀卡涩故障分析及处理 -行业资讯

摘要：介绍了某电厂330MW机组供热改造后出现的中排供热调节阀卡涩故障，分析了设备控制原理及引起阀门卡涩可能的原因，从伺服阀卡涩、执行机构故障、阀体内部故障等方面入手，阐述了相应的处理方法及逐步进行调整、检查的过程，并提出了相应的防范措施。
1.机组简介
某电厂1，2号330MW机组均采用上海汽轮机有限公司生产的N330-16.7/538/538型高中压合缸、单轴、一次中间再热、双缸双排汽、凝汽式亚临界汽轮机。
为满足供热需要，该厂于2000年实施了供热改造，机组型号更改为C330-16.67/1.0/538/538。供汽系统采用压力匹配器，利用汽轮机高压缸排汽冷段的再热蒸汽作为压力匹配器的驱动蒸汽，中压缸排汽作为抽汽调压。单台机组冷再热蒸汽的**流量为50t/h，中排蒸汽的**流量为200t/h，供热蒸汽参数为：1.2MPa，330℃。在汽轮机中低压缸连通管上加装三通装置，向外引出1根Φ720mm×14mm的抽汽管道，并加装口径为1200mm的抽汽压力调节蝶阀（以下称中排供热调节阀），阀门执行机构油动机接入DEH（汽轮机数字式电液控制系统）中进行控制，以调节中排供热压力。
2.中排供热调节阀卡涩故障
实施供热改造后，机组在电网中仍要承担调峰任务，对外供热时，电、热负荷波动较大，调节阀调节频繁。当电负荷下降时，逐步关小调节阀，利用中排憋压来满足对外供热压力的需要。
2011-07-14，2号机负荷260MW，中排供热调节阀对外供热流量30t/h。运行中发现，2号机中排供热调节阀的阀门指令值与实际值偏差较大。在DCS系统中将该阀从自动调节切换至手动调节，当阀门关至33%开度时无法继续下调，但可正常开启。多次试验发现，阀门在33%开度时均有卡涩现象。为保证供热负荷和机组的安全，将中排供热调节阀调至1号机，关闭2号机中排对外供热电动阀，2号机停止供热。
3.中排供热调节阀的控制原理
该中排供热调节阀集高温蒸汽流量调节和快速关闭功能于一体，型号为YTKD7041H-25C7，为上海汽轮机有限公司配套供应。液压控制系统为EH油控制，油动机的主要部件有伺服阀、卸荷阀、位移传感器LVDT、隔离阀、快关电磁阀等。油动机上的主要控制元件采用MOOG公司生产的双喷嘴挡板式电液伺服阀，采用单侧进油控制，即抗燃油液压力驱动油动机的开启，油动机弹簧力驱使阀门及油动机向关闭位置移动。油动机的液压控制原理如图1所示。

图1 油动机的液压控制原理
伺服阀将阀位控制指令电信号放大后转换成液压信号，控制高压进油的通道。油动机活塞的上、下油腔分别与系统高压进油、回油相通。油动机活塞移动，经齿条、齿轮带动汽阀使之旋转开启或关闭，同时带动线性位移传感器，将油动机活塞的机械位移转换成电信号，并作为反馈信号与阀位指令电信号相叠加。伺服阀回到中间位置时，可切断油缸控制腔与系统进油、回油通道，使油动机及汽阀操作轴停止移动和转动并保持在稳定的阀位开度位置。快关电磁阀得电后，控制卸荷阀动作，快速卸去油缸活塞下部的抗燃油，从而迅速关闭调节阀。
4.故障原因分析及处理过程
故障发生后，检修人员在现场对阀门进行了外部检查，发现阀门实际位置与指示值对应，驱动装置箱内的齿轮及齿条、轴套无明显损坏现象。
热控人员对控制信号及回路进行检查，未发现异常，LVDT检查正常。运行人员通过一系列试验，发现中排供热调节阀关闭到33%开度时卡涩。
结合中排供热调节阀故障现象，工作人员进行了分析和判断，认为造成该阀卡涩的原因可能有以下几个方面。
4.1 伺服阀卡涩故障
由于2号机C修后运行时间不长，油中颗粒度增多，有可能导致伺服阀滤网堵塞或部套卡涩造成阀门拒动。工作人员决定在机组运行中对故障伺服阀进行更换。伺服阀液压油路配有HP高压油进、出油手动隔离阀，可确保在伺服阀发生故障后，方便对伺服阀进行在线隔离、更换。
按制造厂说明书，在关闭电液伺服阀进、出油隔离阀后，正常情况下内阀位在1h减小在5%以内；但若隔离阀不严密、油动机油缸活塞密封不佳，引起系统内漏，则油动机弹簧力会克服抗燃油液压力导致油动机及阀门关闭。虽然该供热调节阀设计有**安全通流量，即通过低压缸的蒸汽流量为300～400t/h时，可维持机组负荷在200MW左右，但运行操作稍有不慎，仍有跳机的可能。
针对上述隐患，在对伺服阀进行在线隔离、更换时，工作人员制定了严格的安全措施和应急预案。检修人员应加强与机务、热控专业的协调；运行人员应密切监视机组负荷、振动等相关参数，若发生异常情况，应迅速调整锅炉汽包水位。
在线更换伺服阀时，发现该阀阀位未有变化。检修人员更换了伺服阀，清洗滤网后，进行了多次试验，发现调节阀仍在33%开度时发生卡涩。卡涩问题未能得到解决。
4.2 执行机构故障
油动机执行机构出现故障的主要表现为：弹簧筒内弹簧座与筒体存在卡涩，内部部件脱落、移位，导致油动机弹簧力不足，无法克服抗燃油压力，造成调节阀关闭不到位。
因此，在机组低负荷时检修人员调整了油动机弹簧紧力，拧紧调整螺丝2圈，但调节阀仍在33%开度时卡涩。联系制造厂家后，检修人员决定利用机组调停机会进行阀门快关试验，检查油路，判断是否为阀门内部故障引起的卡涩。
通过操作快关电磁阀，对阀门进行快关试验，以增大弹簧力。进行多次快关试验，调节阀均可关闭到位；但正常给伺服阀指令时，该调节阀关闭时仍存在卡涩。
鉴于此种情况，可初步判断油路各部件基本正常，估计为阀门内部异常，应在机组大修期间解体调节阀以查找故障原因。
4.3 阀体内部故障
阀体内部故障主要由阀瓣与阀体之间存在异物或内部部件变形或损坏引起。阀瓣围绕阀杆中心线作90°转动，以实现阀门的开或关，为防止阀瓣偏心，阀瓣在阀杆轴端依靠固定销轴向定位。在供热过程中，由于电热负荷变化大，该调节阀经常参与调节，作用在碟板上的压力变化较大；同时又受到高温、水汽等恶劣环境的影响，有可能造成阀门内部部件变形或损坏，从而造成阀门卡涩。
2012年10月，2号机组A修，解体调节阀时发现阀板、筒体无变形，阀瓣与阀体之间无异物，但阀体与阀瓣间有多处擦痕。进一步检查发现阀杆轴端固定销磨损严重且已断裂。检修人员对阀瓣进行复位，对阀杆轴端固定销进行了重新加工、更换。
解体检查传动机构时，发现油动机弹簧座主弹簧已断裂，也对其进行了更换。
5.结束语
经过相应处理后，调节阀关闭正常，困扰机组供热的难题得以解决。最终得出引起中排供热调节阀阀门卡涩的根本原因是：阀杆轴端固定销磨损断裂，阀瓣定位失效，造成阀瓣偏心与阀体碰擦，导致阀门拒动。
从这起中排供热调节阀卡涩的发现和处理过程，可总结出以下几个方面的经验。
（1）机组在运行中发现中排供热调节阀卡涩时，应立即切换到临机供热，在低负荷情况下尽可能满足供汽压力和温度，保证供热的安全和需要。
（2）加强EH油质监视及管理，做到有问题及时发现、及时处理。EH油中杂质颗粒度增多易引起伺服阀卡涩，导致阀门拒动。在线更换伺服阀时，要做好安全措施，加强监视和管理工作。
（3）点检员要适时调整阀门的检修周期，定期对阀门轴端固定销进行检查。
文章链接:http://www.klevalve.com/jsxw/1185.htm

资讯来源：无锡科莱恩流体控制设备有限公司