CC50-8.83/3.92/1.1型汽輪機為高壓單缸、沖動、雙抽汽凝汽式汽輪機, 具有兩級調節抽汽, 新蒸汽通過兩根φ273×22的進汽管進入主汽閥后, 再由四根φ219×18的主汽管分別引入四個φ125的調節閥進入汽輪機。每個調節閥由單獨的油動機控制, 油動機采用高壓抗燃油, 其控制系統采用上海新華控制工程有限公司生產的DEH-ⅢA型高壓抗燃油電調系統, 執行機構由一只主汽門油動機、四只高壓調節閥油動機、一只低壓調節閥油動機、一只中壓調節閥油動機組成。每只油動機由一只電液轉換器控制。
1 故障現象
2006年12月份投運后, 高調門出現不嚴現象, 轉速控制困難, 并且#2高調門內部有異音, 門桿振動, 停機檢查發現預啟閥座磨損嚴重, 并且移位脫落, 一開始認為是裝配問題, 重新按裝配工藝更換預啟閥座及壓緊環, 2007年3月, #2機運行中, 發現#4高調門有振動現象, 停機后發現門座斷裂, 同廠家聯系更換了門座, 在閥門調試中發現各調門擺動, 檢查發現#2高調門伺服閥故障, EH油酸值升高;更換了伺服閥及EH油, 2007年10月, 因#2機調門門桿振動, 負荷擺動, 停機檢修, 拆檢#1#2#3#4高調門, 發現預啟閥底座磨損嚴重, 更換了閥座及閥桿, #3#4調門閥座與閥蝶焊為一體, 壓緊環進行了點焊, 重新調整了閥門行程, 調試時#3調門不動作, 更換了伺服閥。2007年12月, #2高調門又出現卡澀、擺動現象, 2008年2月, #2機檢修發現#2高調門預啟閥座磨損、脫落。進行了檢修。5月份停機。
2 故障原因分析
2.1 伺服閥故障
伺服閥是一個力矩馬達和兩級液壓廣大及機械反饋系統所組成。第一級液壓放大是雙噴咀和擋板系統;第二級放大是滑閥系統。當有欲使執行機構動作的電氣信號由伺服放大器輸入時, 則伺服閥力矩馬達中的電磁鐵線圈中就有電流通過, 并在兩旁的磁鐵作用下, 產生一旋轉力矩使銜鐵旋轉, 同時帶動與之相連的擋板轉動, 此擋板伸到兩個噴阻中間。在正常穩定工況時, 擋板兩側與噴阻的距離相等, 使兩側噴咀的泄油面積相等, 則噴咀兩側的油壓相等。當有電氣信號輸入, 銜鐵帶動擋板轉動時, 則擋板移近一只噴咀, 使這只噴咀的泄油面積變小, 流量變小, 噴咀前的油壓變高, 而對側的噴咀與擋板間的距離變大, 泄油量增大, 使噴咀前的油壓力變低, 這樣就將原來的電氣信號轉變為力矩而產生機械位移信號, 再轉變為油壓信號, 并通過噴阻擋板系統將信號放大。擋板兩側的噴咀前油壓與下部滑閥的兩個腔室相通, 因此, 當兩個噴咀前的油壓不等時, 則滑閥兩端的油壓也不相等, 兩端的油壓差使滑閥移動并由滑閥上的凸肩控制的油口開啟或關閉, 以控制高壓油通向油動機活塞下腔, 克服彈簧力打開汽閥, 或者將活塞下腔通向回油, 使活塞下腔的油泄去, 由彈簧力關小或關閉汽閥。
可見使閥門頻繁擺動的動力就是力矩電動機使入口的液壓油壓力波動, 閥門也自然擺動。
當伺服閥本身出現故障時引起閥門門桿振動。伺服閥振動的故障一般由于伺服閥振蕩、彈簧管疲勞、磁鋼磁性變化、伺服閥濾芯堵塞、伺服閥主閥芯卡澀、伺服閥閥口磨損等原因引起。
2.2 抗燃油油質不合格
EH系統普遍采用磷酸酯抗燃油, 由于這類油是一種人工合成物質, 在使用中極易劣化, 抗燃油污染顆粒度增加, 會造成伺服閥卡澀, 高溫環境會加速油質劣化, 造成酸值升高和固體顆粒物增多;酸值升高會造成液壓件腐蝕, 顆粒度增加會造成液壓部件卡澀和磨損, 使伺服閥不靈敏, 造成調門擺動。
2.3 閥位控制卡 (V C C) 和位移傳感器故障 (LVDT)
閥位控制卡可根據系統給出的閥位控制信號與閥位反饋信號的偏差, 按預定的開度調節閥門的位置, 如果閥位反饋信號不正確, V C C無法把閥門控制信號與實際閥位反饋信號進行比較, 可能造成閥門控制信號失效, 造成高壓調速汽門波動, 影響汽輪機安全運行。
2.4 調速汽門設計問題
調門處于小開度時, 調節閥碟上受的力是交變應力, 造成了大閥碟對予啟閥的不斷沖撞, 同時上部油動機活塞座有彈簧的壓力, 閥桿的沖撞力難以向上傳遞, 那么預啟閥座在閥桿的長期的沖撞下, 造成了磨損, 使間隙增大, 造成了軸向的晃動, 同時軸向使調整墊塊與門桿軸向間隙增大。由于調門進汽為外腔室進汽, 蒸汽作用力主要作用于閥頭和閥套側壁, 使閥套及閥瓣內外腔室產生較大的壓差, 內外腔得不到平衡, 在蒸汽擾動力的作用下引起振動。
檢查發現預啟閥座及支撐預啟閥座的閥碟支撐面都被磨成球面, 造成預啟閥座移位, 分析原因是閥碟支撐面太窄, 支撐面積及強度不夠。同時, 調門的開啟重疊度是客觀存在的, 在調門的重疊度階段, 流量特性曲線如果與實際不吻合, 那么在流量特性曲線的拐點處就造成了在很小的開度變化時造成了流量有較大的變化, 在功率回路投用的情況下, 為了維持負荷的穩定, 就會造成調門的頻繁調節, 形成震蕩。
3 采取的技術措施
(1) 加強油質管理。定期更換硅藻土濾芯及系統中其它精密濾芯, 保持濾芯清潔。保證蓄能器壓力正常, 維持油壓穩定。定期對抗燃油進行化驗, 保證油質合格。對離汽缸較近的高調門及蓄能器處的的抗燃油管道進行改造, 使其遠離汽缸, 防止因環境溫度太高, 使抗燃油酸值升高。
(2) 更換了#2#3高調門的伺服閥及濾芯, 檢查更換存在問題的V C C卡和LVDT, 保證控制系統的可靠運行。在流量特性曲線的拐點處, 為了避免調門的晃動, 因為晃動與位置有關, 可以加減負荷來避開這一點。當然, 為了盡量減少拐點的影響, 我們應該對流量特性曲線進行細調, 以適應實際工況。
(3) 對于高壓調門閥桿的固有軸向振動, 因為是閥碟及閥座的空間結構決定的, 對予啟閥及閥座重新裝配, 保證閥門行程40mm, 閥桿與調整墊塊軸向間隙為0.0 4 m m~0.0 6 m m, 減少軸向的振動。
對閥碟支撐預啟閥座的支撐面, 加寬10mm, 厚度加厚10mm, 防止預啟閥座受到的沖擊磨損而使其移位, 引起行程及軸向間隙變化, 導致負荷擺動及調門振動。
在閥門提升力足夠的情況下, 在閥套側壁鉆Φ10mm平衡孔, 使閥套及閥碟內外腔室壓差減小, 內外腔得到平衡, 減小蒸汽擾動力引起的振動。
4 結語
通過采取以上技術措施, #2機組運行中, 調門振動現象基本得到了控制。
摘要：德州熱電公司#2雙抽50MW機組系武漢汽輪機廠生產的一臺帶較大抽汽量非標兩級調整抽汽汽輪機組, 自投運以來經常出現高壓調速汽門振動的現象, 開停機過程中造成調門不嚴, 轉速控制困難;檢查發現預啟閥座磨損、移位現象。通過對引起振動故障原因的分析, 提出了修復和改造及提高機組安全穩定運行的措施, 以期達到預期的目的。
關鍵詞：高壓調速汽門,汽門振動,電液伺服閥,閥位控制卡