高压主汽门运行中突然关闭的原因分析及处理4文档格式.docx
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关闭TV1进油截止阀,在主汽门的卡涩位置上保持油动机的开度,然后缓慢旋出快速卸荷阀的压力整定阀整定杆直至其全部松出,严密监视控制油母管压力没有大的变化,拆除主汽门杠杆与油动机活塞杆的连接销。
此时,主汽门未有关闭动作,仍处于卡涩状态9·
而油动机活塞可以用千斤顶将其顶到关闭位置。
故判断主汽门卡涩部位不在油动机侧,而在主汽门内部或主汽门弹簧箱内。
2.2机械部分检查
(1)拆卸主汽门弹簧箱盖螺栓时,主汽门门杆在汽机内部剩余蒸汽作用下,随弹簧导杆一起向外移动。
确认弹簧箱内部弹簧元断裂和移位,即就地恢复。
(2)用千斤顶稍加用力顶起主汽门门杆,将其顶到关闭状态。
(3)恢复主汽门与油动机的连接,打开
EH油进油截止阀,做主汽门的关闭试验,此时主汽门关闭恢复正常。
TV2的检查步骤与TV1相同。
根据上述检查判断,1号机2只主汽门的卡涩是由其内部引起,需进一步解体检查。
3主汽门解体检查及分析
解体后发现2个主汽门的阀芯密封面处严重磨损,主汽门阀杆表面和阀门衬套也严重磨损,磨损后的金属碎屑掉落在阀杆和衬套的间隙中,引起阀门卡涩。
主汽门阀芯密封面是经过研磨的,主要作用是在主汽门全开时依靠蒸汽的压力密封,减少蒸汽的泄漏。
正常情况下,在无蒸汽力时,主汽门定位依靠阀杆顶部的碟形弹簧(制造厂要求碟形弹簧被压缩4.8—4.9mm时)的位置作为油动机开度的最大值,当油动机开到最大值时,油动机提供的提升力应与阀门座的弹簧反力和碟形弹簧的反力相等,密封面间的密封力等于零或很少。
在有蒸汽力的情况下,阀芯密封面间的密封力依靠蒸汽力进行密封,4MPa时蒸汽压力约为5t左右,主汽门碟阀前后的截面积差为132cIn2。
静态调试时和启动至2900r/arin进行阀切换时,由于主汽门的指令与阀位存在很大偏差,阀门调节卡根据偏差会输出最大的伺服电流和油流量驱动油动机开启,此时油压可能达到14.5MPa,油缸的直径为102mm,可以得到提升力为12t,考虑到杠杆比例为1:
2,总的油动机提升力达到24t,加上蒸汽用力,总的向阀门开启方向上的力为30t,而弹簧座被压缩至工作位置所提供的力只有9(装配位置力为6t)。
可见在此情况下作用在阀门开启方向的力最大可达到20t,如此大的
带动阀门的活动部件快速向开启方向运,使阀门开启(根据调试情况估计,阀门从关至全开的时间为1.5—2S),使阀芯密封受到很大的冲击。
多次的阀门开启,导致芯密封面所承受的应力超过了材料的许用应力,引起损坏。
故障发生时,主汽门不能快速关至零位
置,而在随后的重新启动过程中却自动关闭,且在启动过程中能够卉启,其主要原因是:
通常国产300MW机组的高压调门关闭时间较快,约为0.2S,而主汽门关闭时间为0.35S,在调门关闭后,主汽门碟阀前后压力平衡,从而因为前后截面差提供了一个往开
启方向的力,而阀门座弹簧在关至10%位置时的弹簧力仅为6t,加上阀杆与衬套间有异物,在阀杆运行过程中产生了很大的摩擦力,导致阀门无法关闭。
而当再次启动时,因为高压调门的再度开启,使主汽门碟阀的前后受力情况发生了改变,当主汽门在10%开度时,在调门开启的情况下,节流作用很大,前后差压也很大,蒸汽力对阀门的作用力方向是关闭方向,加上弹簧座的作用力,从而克服了摩擦力,将阀门关闭。
而阀门再度开启时,油动机提供最大为24t的提升
力,足以克服蒸汽力、弹簧反力和摩擦力,使阀门开启。
4解体后的处理和防范措施
阀门解体后,更换新的主阀杆和衬套,对衬套密封面进行了打磨处理,待下次大修时更换。
对阀门行程和阀门的位置进行了重新调整。
根据以上故障处理及阀门解体检查情况,提出以下防范措施:
(1)在DEH逻辑中,对主汽门开至60%一70%(空行程)以后的速率进行限制,如10%/s,降低阀门开启的速度。
(2)避免在调试过程中将阀门开启指令设
置为最大。
(3)等待大修时再对阀门按照制造厂的要求进行调整。
主汽门自动关闭案例分析
一、事情经过
3月16日,系统收到汽轮机主汽门关闭信号,发电机连锁跳,汽轮机正常运行中由于负荷突然下降导致转速立即上升至3099rpm/min,超过汽轮机额定转速103%,超速保护动作,OPC动作,高调门自动关闭,很快转速正常后,高调门自动打开,汽轮机正常工作,发电机解列。
二、原因分析
1)主汽门行程开关误动作;
2)电气信号干扰。
三、应对措施
1、对主汽门行程开关检查,并紧固线头;
2、将行程开关信号线路加屏蔽,防止信号干扰。
二00七年三月十七日
报:
公司领导
送:
保全处
300MW汽轮机高压主汽门卡涩原因及其处理
摘要:
叙述了沙角A电厂国产引进型300MW汽轮机在运行中进行定期阀门试验时发现主汽门卡涩的过程。
通过对主汽门油动机原理图的分析,找出汽门卡涩原因。
对不同原因引起的卡涩,指出其处理应做好哪些安全措施、采用何种处理方法。
最后总结了汽门定期活动试验值得注意的问题。
关键词:
汽轮机;
主汽门;
阀杆;
卡涩;
故障
沙角A电厂5号汽轮机是引进美国西屋公司技术由上海汽轮机厂制造的300MW汽轮机,该机型号为N300-16.7/538/538,配用SG-1025/18.3M317型亚临界、中间再热、单炉膛强制循环锅炉。
汽轮机调节系统是由美国西屋公司生产的DEHⅢ型数字电液调节系统,DEH系统液压部分采用高压抗燃油,其工作压力范围为12.4~14.5MPa。
机组设置12个油动机,分别控制2个高压主汽门,6个高压调速汽门,2个中压主汽门,2个中压调速汽门。
除2个中压主汽门外,其余各门的开度均通过电液转换器受DEH系统计算机控制,DEH系统具有阀门在线全行程试验的功能。
2002年6月28日,5号机带210MW负荷调峰运行,值班人员利用机组调峰的机会定期进行主汽门和调速汽门的活动试验(阀门试验是全行程动作试验,按厂家的要求,该机组进行阀门试验时必须将机组负荷降至210MW以下),在分别试各主汽门和调速汽门后发现A侧高压主汽门(以下简称为TV1)不能动作。
当时TV1的活动试验操作是这样的:
值班人员在执行了TV1汽门活动试验的程序后,同侧的1号、3号、5号高压调速汽门缓慢关闭,另一侧的2号、4号、6号高压调门相应缓慢开大,以维持试验过程中机组负荷不会大幅波动。
本来当1号、3号、5号高压调速汽门全关后,DEH阀门试验的程序会发出指令快速关闭TV1,当TV1全关后其又会自动快速全开启,只有在TV1全开启并且在操作员按下“START/OPEN/TRIP”键后,1号、3号、5号高压调速汽门才会缓慢开启,直至开回原来的开度(相应的2号、4号、6号高压调门则会自动关回至原来的开度位置),试验才算结束。
但是这次1号、3号、5号高压调速汽门关闭后,TV1却无法关闭,并且完全不能动作,试验无法继续进行下去。
看来TV1的动作存在问题。
由于一下子还不能判断TV1是机械卡涩还是热工信号或其它问题,因此为保证机组的安全运行,值班人员做好TV1是机械卡涩的最坏打算。
在这期间必须做好防止机组突然甩负荷可能引起汽轮机超速的安全措施,于是值长下令将机组负荷减至160MW,然后用主汽阀门试验的方法,将1号、3号、5号高压调速汽门关闭,机组处于单侧进汽方式下运行。
在做好这个安全措施后交由检修人员处理TV1的故障。
2故障原因分析
图1是高压主汽门油动机的原理图。
从图中可以看出,通过截止阀及10μm金属网过滤器到油动机去的高压油流由电液转换器控制,DEH阀位指令信号及LVDT位置反馈信号在伺服阀放大器上相加,得出一个位置信号误差,伺服阀放大器控制电液转换器到相应于此信号的位置上,以精确控制油动机及主汽阀的位置。
电液转换器是一个由液压控制的中心封闭的四通滑阀,其腔室内部还设置有一组精密过滤器,电液转换器或是使高压油进入油缸,以打开主汽阀,或是从油缸中排出工作油,使主汽阀关闭。
快速卸荷阀是由危急遮断总管油压控制的,起快速关闭作用,此关闭与电信号系统无关(即与电液转换器的位置无关)。
快速卸荷阀还可以用作主汽门的手动关闭。
从其工作原理的分析可以得知,可能造成主汽门不能关闭的原因有:
阀杆等机械部分卡涩;
热工电信号或电液转换器故障。
3故障处理
根据以上分析,我们需逐一进行检查。
在检查之前,做好有关的安全隔离措施。
虽然机组只带160MW负荷,在单侧进汽方式下运行,并且故障侧的1号、3号、5号调速汽门也已用阀门试验的方法将其关闭,但这还不够,为防止故障侧的调速汽门突然误动作,还必须将故障侧的调速汽门(即1号、3号、5号调门)的油动机进油截止阀关闭,确保1号、3号、5号调速汽门在故障处理过程中时刻处于关闭位置。
这样在检查或处理TV1故障过程中,不管TV1处于何种位置均不会对机组的运行有影响。
这个隔离措施是非常必要的。
3.1检查是否阀杆等机械部分卡涩
暂停阀门试验,拆下控制箱的外罩壳,关闭TV1进油截止阀,然后缓慢旋出快速卸荷阀的压力整定阀整定杆直至其全部松出。
如阀杆能够自由关闭,则说明阀杆等机械部分无卡涩,故障原因应该是其它方面。
但实际上是在快速卸荷阀完全打开后,即油动机下油缸的压力油完全泄去后,油动机并没有动作,阀杆等机械部分有卡涩。
机械卡涩的原因也是多方面的,可能是阀杆或者油动机活塞杆或者操纵座等机械连接件卡涩。
因此,在这种情况下只有用铁锤顺着阀杆下关的方向进行适当力度的敲打,经敲打几下后,阀杆只是缓慢下关了20%行程左右。
阀杆能动说明其卡涩的程度并不很严重,可采取对油动机下部通油,全开主汽门,然后又将其排油,活动阀杆并在阀杆上喷上松动剂的方法来处理。
通过来回供、排油几次,阀杆的关闭和开启越来越灵活,阀杆的每次开启均可观察到阀杆上带出的被松动剂溶解的铁锈。
随着阀杆铁锈的清除并且确认在就地利用快速卸荷阀完全可以自由关闭和开启阀门后,恢复快速卸荷阀至正常状态,开回TV1进油截止阀,试验TV1的动作情况。
在TV1全开后,再次执行TV1阀门试验程序,但TV1只能关闭15%行程左右,然后又自动开回100%行程位置。
看来TV1的动作还是有问题,为此我们再次利用上述检查阀杆等机械部分是否卡涩的方法打开快速卸荷阀,在泄去油动机下油缸的压力油后,阀门立即关闭,看来阀杆等机械部分已不存在卡涩了。
需进一步检查其它的原因。
3.2检查是否热工电信号或电液转换器故障
拆下电液转换器接线插头(如阀门关下,则为MVP板、电缆线或位移传感器故障),全行程检查位移传感器的输出。
按照该方法在拆下电液转换器接线插头后,阀杆还是无法下关,这样故障点可以进一步缩小到电液转换器上。
3.3更换电液转换器
拆下电液转换器接线插头,关闭油动机进油截止阀,打开快速卸荷阀,检查阀门关闭后,拧松电液转换器的安装螺钉,观察其结合面渗出的油量应逐渐变小。
此时,应特别注意一点的是如果渗出的余油一直较大或无变小的趋势时,应重新拧紧安装螺钉,说明进油截止阀或回油逆止阀有泄漏,这样只能考虑停机停泵后再更换电液转换器、逆止阀或截止阀。
在这期间,由于我们观察到渗出的余油在逐渐变小,说明系统隔离严密,于是拆下电液转换器,重新换上新的电液转换器。
在锁紧安装螺钉后,关闭快速卸荷阀,缓慢拧松进油截止阀,检查结合面应无漏油后,插上电液转换器插头,并送上电信号,TV1立即全开。
为检查故障处理后的阀门动作情况,重新进行阀门试验。
在执行TV1汽门的试验程序后,TV1立即关闭,然后又快速自动打开,动作过程灵活自由,无卡涩。
于是恢复系统,重新打开1号、3号、5号调速汽门进油截止阀,然后按“START/OPEN/TRIP”开启按钮,调速汽门开回至正常状态。
再进行一次1号、3号、5号调速汽门和TV1主汽门成组动作试验,动作结果也完全正常,于是值长令机组加回负荷。
由于TV1的门杆曾存在机械卡涩,为安全起见,对TV1进行活动试验多几次是很有必要的。
因此,在随后的几天里,我们都对TV1进行活动试验,均动作正常,消除了一起主汽门动作卡涩的重大缺陷。
4结束语
从这起汽门定期活动试验发现主汽门卡涩的重大缺陷到组织人员及时处理的过程来看,有几个方面值得我们好好总结。
其一是:
主汽门的定期活动试验是一项非常重要的工作,值班人员必须严格按有关规定执行。
由于本类型机组在进行主汽门活动试验时,必须要减负荷至70%左右,这样可能就会碰到在电网负荷紧张时省电力调度中心难以安排试验负荷的情况。
即使是遇到这种情况,值班人员也应时刻与省电力调度中心值班人员联系,尽可能在短时间内安排机会进行阀门试验,决不能因负荷紧张延长试验周期。
否则,若汽门卡涩又没有及时发现的话,是非常危险的。
其二是:
如机组在运行中发现汽门卡涩时应立即进行处理并根据本机组的具体情况做足有关安全措施,防止在处理过程中,机组甩负荷可能引起的超速事故。
其三是:
在处理汽门卡涩的过程中,运行人员和检修人员都必须高度重视,精心配合,对调速油路系统设备的检查或更换,只有在准确判断清楚,确保系统完全隔离严密后方可进行。
1#发电机调速系统故障原因及处理
[日期:
2008-10-15]
来源:
兰州石化公司
作者:
王治军王深涛
[字体:
大中小]
兰州石化公司化肥厂1#汽轮发电机组汽轮机是杭汽公司制造,属抽汽凝汽式汽轮机组,型号EHNK40/56/20。
自2006年10月—2007年5月,该机组出现多次发电机不能加减负荷现象,每次停车对调速系统检查试验都没有查出故障原因。
为此,工艺、仪表技术人员做了大量工作,最终判断出故障原因,彻底消除了发电机故障。
汽轮机调速系统组成及原理
汽轮发电机组调速系统主要有2个转速传感器、Woodward电子调速器505E、电液转换器、阻尼器、液压执行机构、调节阀组成。
转速传感器将转速信号转换成频率信号,频率信号进入505E调速器后经过高选器选择1个信号后经频率数字转换器转换成数字信号。
转速信号与转速基准相等时,505调速器PID转速控制模块的输出不变,汽轮机调节阀开度不变,机组稳定在基准转速;
当转速信号和基准转速不相等时,PID模块输出变化,调节系统动作,改变调节阀的开度,使机组的转速稳定在基准转速。
505调速器的基准转速变化时,PID调节模块输出变化,汽轮机调节阀的开度变化,机组转速稳定在新的基准转速。
505E电子调速器的另外一个作用是调节汽轮机的抽气压力,在抽气基准压力不变时,保证抽气压力不变。
汽轮发电机组液压执行机构由杭汽公司制造。
油动机主要有错油门、连接体、油缸和反馈系统组成。
油动机通过错油门将电液转换器输出的二次油压信号转换成油缸活塞的行程,通过杠杆系统操纵调节汽阀的开度。
反馈系统的作用是使油动机的动作过程稳定。
汽轮发电机组电液转换器由VOITH公司生产,电液转换器通过防爆电气接口与调速器、电源连接,电气接口有6个接线柱,分别是A、B、C、D、E、F,其中A、D接信号线正和负,B、C接电源的正线,F、E接电源的负极,电源的负极与信号线的负线并联。
电液转换器通过24V直流电,电磁控制部分产生Fmag磁力。
磁力的大小与4~20mA的输入信号成正比,并通过电位计的调零(X0)和调量程(X1)按钮设定磁力量程(从而设定转换器的输出量程)。
电磁控制向液压控制滑阀提供磁力Fmag,反过来又抵消由输出油压通过控制活塞(压力调节器)中心通孔而产生的液压力FHydr,使液压控制滑阀控制在适当的位置,电液转换器的输出油路获得准确的油量和压力,从而控制调节阀的位置。
故障原因与处理
汽轮发电机在正常运行状况下,汽机、发电机操作人员在调整负荷时,现场调速器高调阀的开度固定在某一位置始终不变,二次油压输出也无变化。
汽轮发电机停车解体后,将电子调速器外部跳车信号短接,用信号发生器模拟转速信号,将505调速器运行起来,505E高调阀输出串一标准电流表,模拟汽机运行,505E的调节和输出正常。
用信号发生器给电液转换器发出4~20mA信号时,电液转换器二次油压输出正常,电液转换器输入的电流信号、输出的二次油压与高调阀的开度相互对应。
技术人员怀疑电液转换器可能有磁滞、滞后现象,更换了电液转换器,但开车后运行一段时间后,故障依旧。
汽机转速信号电缆、调速信号电缆经过高温蒸汽管线附近,曾经出现过电缆接地现象,怀疑是电缆经过高温管线时,受热电缆老化,电缆屏蔽不好,将转速信号、调速信号电缆全部更换,开车运行一段时间后故障依旧。
通过与工艺协商,决定对高调阀和低调阀解体,检查油动机及错油门滑阀。
通过对错油门滑阀解体检查,无任何机械损坏和卡涩现象,错油门滑阀壳体内部通道无堵塞故障,排除油动机卡涩现象。
同时,2次对油质进行了化验检查,结果显示,油的粘度、机械杂质、水分都在控制指标以内,油质正常,工艺人员对油过滤器清理和切换,部分油品进行了更换。
经过这次检查和处理,汽轮机开车运行1个多月后,又出现同样的故障。
为了判断出调速系统的故障,监视调速器高调阀输出,将505E输出的转速信号串进汽机的PLC系统,并加长趋势进行观察。
通过监视505E高调阀的输出,发现当故障出现时,高调阀4~20mA输出从17mA开始逐渐下降到4mA以下,但高调阀阀位、二次油压却不随电流信号变化而变化,固定在某一值。
从这个现象判断,当发电机负荷稳定、蒸汽管网有微小波动时,电子调速器为稳定发电机负荷不断地调整高调阀的阀位,当高调阀阀位无变化时,为稳定机组转速和负荷,继续发出信号去调节高调阀的开度,直到输出高调阀到4mA。
以上说明505E调速器运行正常,高调阀油动机和错油门滑阀运行正常,汽轮机不能加减负荷是电液转换器故障导致的。
将电液转换器的活塞打开用,油清洗时发现有微小的黑色颗粒,说明汽轮机不能调节的原因是油系统有杂质导致电液转换器活塞卡涩。
当汽轮机停车检查调速系统时,必须是先让汽轮机停车,然后重新建立一次油、二次油、跳车油系统。
原来电液转换器中的油在停车和建油压时都重新置换1次,轻微的卡涩随着汽轮机的停车和油系统的建立自然消失,每次故障出现时,停车检查不出故障原因。
分析油系统出现杂质的原因是汽轮机在2000年检修时失火,导致汽轮机机头部分的仪表全部烧毁,汽轮机在修复开车过程中,没有对油管进行酸化、磷化处理,失火后油管内壁结焦,汽轮机运行多年后,管壁上附着的焦油慢慢脱落进入油系统,导致电液转换器卡涩。
通过与工艺人员协商,将油过滤器更换细小滤网后,工艺定期切换清洗滤网,汽轮机开车后,再也没出现汽轮机不能加减负荷的现象。
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