调节保安系统安装调试故障诊断分析

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摘要:以某抽汽背压式汽轮机调节保安系统为例，介绍了调试过程中调门卡涩、遮断油压低和管道振动大等故障，通过温度、压力参数监测和原理分析等手段，确定了故障原因为油质污染、油温过低等，并提出了环境控制、重点冲洗等解决方案和预防措施。研究成果可为新机组安装调试提供参考。

关键词:调节保安系统;故障诊断;安装调试

汽轮机调节保安系统调试是汽轮机调试启动的主要项目之一［1］，调试过程故障率高，极易影响整个汽轮机的调试进程。现有研究对电磁阀、伺服阀内部结构故障分析偏多，而本文针对调试过程中调阀无法开启、遮断油压低和管路振动大等问题进行了分析研究，并提出了相应的预防措施，为安装调试过程故障诊断提供参考，确保机组的顺利投运。

1系统概述及调试前工作

1．1系统概述

该机组供油装置位于4．5m平台，供油泵额定压力14MPa，设有主汽门油动机1台，位于9m平台地面。设有高压调门油动机4台，2台位于9m平台，2台位于前汽缸顶部。因该机型设有工业抽汽和供热排汽，执行机构中增设了3个工业抽汽油动机以及2个快关阀油动机，且无机械超速跳闸机构［2］。其中3个工业抽汽油动机位于汽缸顶部，即系统最远端，工业抽汽快关阀位于4．5m平台，距供油装置约1．5m，供热快关阀位于9m平台地面，距供油装置水平距离约5m，也处于系统远端。另设有1个手动打闸装置，在高调门压力油管路设有2组高压蓄能器，在工业抽汽压力油管路上设有1组高压蓄能器，供热快关门压力油管路和有压回油管路位于9m平台上，有高低压蓄能器各一个。

1．2调试前工作

抗燃油管路采用不锈钢管件，焊接质量检测合格。安装过程使用高温蒸汽吹扫后，用干净的白纺绸布沾丙酮清理干净，并在两头用塑料布包好待用。现场达不到条件时，也可用压缩空气和酒精代替蒸汽和丙酮。油动机安装过程中所有零组件均必须去毛刺并清洗后才能总装，特别是集成块。所有橡胶零件均应由耐磷酸酯抗燃油材料制成，并在无水酒精中清洗、晾干后使用。管路与集成模块和油动机连接处多数采用O型圈密封，在安装过程中须检查O型圈是否完整。焊接前拆除管接头处的O型圈，以避免在焊接时过热损坏。错油门活塞侧面如有毛刺、碰伤等缺陷，应用天然油石或者金相砂纸打磨［3］。油循环冲洗分为两个阶段。第一阶段油循环时采用冲洗板代替电磁阀、伺服阀等，并拆除阻尼和进出口节流孔，部分管路短接。待油质冲洗合格，将电磁阀、伺服阀、阻尼、节流孔等复装，更换冲洗滤网，恢复管路，进入二阶段油循环，进一步冲洗。另外，由于快关阀并未配置冲洗板，仅对部分快关阀管路进行了冲洗。

2故障诊断

2．1调节阀无法开启故障诊断

在调试过程中，发现工业抽汽调节阀1、3无法开启。监视发现安全油管路温度偏低，同时在油动机预留压力测点处外接压力表，测得安全油压并未建立，其他管路油压正常。工业抽汽调节阀油动机液压原理图如图1所示，能够影响安全油建立的零部件为阻尼、电磁阀以及单向阀。将阻尼、电磁阀、单向阀拆卸，发现工业抽汽调节阀1阻尼被固态油脂堵塞，细小颗粒导致工业抽汽调节阀1、3的安全油单向阀卡涩，清洗后回装，调阀正常开启。初步诊断此次故障原因为阻尼被固态油脂堵塞。其原因为油循环过程中油温过低，导致油凝固。单向阀间隙在0．01mm这一数量级，为整个油动机精度要求最高的部件，一旦有颗粒进入安全油单向阀间隙，将导致单向阀卡涩，弹簧被压缩后无法自然弹回，单向阀始终保持开启状态，安全油压不足，无法使卸荷阀保持在关闭状态。当阀门收到开指令时，压力油通过卸荷阀泄入无压回油管路。以上两个原因最终导致安全油压无法建立，调节阀无法开启。

2．2遮断模块油压低故障诊断

系统挂闸后，遮断模块前压力低，即AST遮断前压力表始终低于10MPa(正常油压14MPa)，PT显示压力为4．8～7MPa(正常油压高于7MPa)。高压遮断模块原理图如图2所示，整个模块主要由AST遮断电磁阀，卸荷阀和进、出口节流孔组成。进油节流孔的阻塞不会造成遮断前压力降低，出油节流孔的阻塞不会造成PT压力降低，基本可以排除节流孔阻塞的可能。7YV和9YV电磁阀和卸荷阀的故障会造成PT压力的升高且不会影响遮断前压力，因此可排除二者故障的可能。相对应的6YV和8YV电磁阀的故障会造成卸荷阀开启，油压降低，因此基本确定油压低故障的原因在于6YV和8YV电磁阀或者卸荷阀的故障。首先，检测电磁信号后确定6YV和8YV的电信号无故障，然后分别将2个电磁阀置于失电状态，发现8YV失电时油压相对于6YV失电时更低，基本可将此次故障确定为6YV电磁阀阻塞，或者卸荷阀故障导致的系统内漏，油压不足。将6YV电磁阀及卸荷阀拆卸清洗后，发现卸荷阀无故障，因此推断电磁阀内部存在卡涩。更换电磁阀后挂闸成功，油压正常。

2．3打闸过程管路振动剧烈故障诊断

在做打闸试验过程中发现，主汽阀、调阀迅速关闭的同时，EH油管路振动剧烈，尤其是9m平台至汽缸顶部的2个高压调阀和3个工业抽汽调阀管路。经过查看发现:第一，此处管路垂直于地面，整体长度达4m以上，且存在弯头，容易发生晃动;第二，整个管路仅设有管与管之间的固定卡件，并未设置基于地面的固定装置;第三，打闸过程本身油压变化大，打闸试验是在空载下进行，阀门闭合过程无蒸汽缓冲，阀芯与阀体冷态硬碰撞引起的系统振动相对较大。

3故障分析及预防措施

3．1故障分析

调阀卡涩和遮断油压低均是由油动机内阀门卡涩造成的，电磁阀、单向阀等部件的卡涩说明抗燃油油质不合格。整个安装调试过程中系统冲洗不到位，具体为以下几点:第一，油循环阶段对油温的控制不佳，过低的温度导致油冷凝，阻尼孔直径为0．8mm，冷凝油块无法通过阻尼器，最终导致安全油油路堵塞;第二，二阶段油循环时，更换冲洗板、安装电磁阀等组件过程中周围环境不佳，空气中的尘埃、灰尘等造成油质污染;第三，冲洗不够充分，一阶段油循环实行大流量低压力冲洗办法，工业抽汽1、3调阀位于系统远端，冲洗不彻底;第四，由于快关阀油动机本身未参与冲洗，导致相关联的部分管路并未得到充分冲洗，这部分管路成为了污染源之一。此背压机型的调节保安系统的特殊之处在于增设了工业抽汽油动机以及抽汽快关阀油动机，随之带来的是系统的复杂性以及管路的冗长性。管路振动的原因主要在于管路固定不到位，没有实现“落地生根”。

3．2预防措施

基于上文的分析，本文针对调门卡涩、遮断油压低和管路振动过大的故障提出如下预防措施:1)油温控制。整个冲洗过程通过油冷器和加热器的投入，将油温控制在35～50℃之间，并控制油温周期性变化。2)局部重点冲洗。冲洗过程中，通过隔绝部分系统，对处于系统远端、不易冲洗的油动机进行重点清洗，确保冲洗的彻底性。3)全面冲洗。将快关阀油动机部分管路进行短接，确保每一处管件都参与冲洗，确保冲洗的全面性。4)环境控制。更换冲洗板电磁阀的工作要在夜间进行，须确保周边不存在交叉作业，并对周边环境进行清扫，确保周边环境无污染物。5)重点部件清洗。阻尼器、节流孔、单向阀、卸荷阀均是精密部件，也是最容易发生卡涩的位置，一阶段油循环前将以上部件全部拆除，并使用无水乙醇彻底清洗，待油质合格后，在二阶段回装。6)管道加固。对于高空、冗长管路进行加固，确保加固装置“落地生根”，减少空载打闸的次数。

4结论

本文介绍了调节保安系统调试过程，重点分析了调阀卡涩、遮断油压低、管道振动大三大典型故障，认为故障的根本原因是油温控制不佳、环境污染、冲洗不彻底等，并提出了相应的防范措施。本研究可为调节保安系统的安装调试和故障诊断提供参考。

参考文献:

［1］国家能源局．汽轮机启动调试导则:DL/T863－2016［S］．北京:中国电力出版社，2017．

［2］李勇．调节保安系统说明书［R］．德阳:东方汽轮机有限公司，2015:7-8．

［3］程青春．汽轮机调速系统检修［M］．北京:中国电力出版社，2013:57．

作者：张越 北迪 孔晓明 单位：华能( 大连) 热电有限责任公司