电动汽轮循环水泵速关控制装置故障分析及处理

郑建军 汪可 李银 陈国明 赵鹏飞 夏玉坤 徐强

摘要：速关控制装置是电动汽轮循环水泵安全保护系统的重要组成部分。在某次运行前状态检查中，发现无法建立速关阀油，无法打开速关阀。通过对设备结构和工作原理的分析，制定排查方案，找到了故障原因，采取相应的措施后，解决问题从而保证了循环水泵的安全运行。

关键词：循环水泵;速关;故障分析

中图分类号：TK267                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）07-0133-02

0  引言

速关控制装置是电动汽轮循环水泵汽轮机保安系统和油路系统的集合。速关控制装置通过控制相应的电磁阀工作，让速关阀快速关闭，从而实现在紧急时刻立刻隔断汽轮机的进汽，使机组快速停机。正常情况下，速关阀应在1S内关闭。同时实现循环水泵的就地和远程正常启动、紧急停机、速关阀在线试验等功能。

1  故障现象

在某次电动汽轮循环水泵运行前状态检查中，调节油系统、滑油系统正常运行，按照运行规程建立启动油，2s后启动油压力表显示为0.65MPa，随后建立速关油，速关油压力表无显示，速关阀无法打开。

2  主要结构

速关控制装置主要有电磁阀部分和速关阀体部分。电磁阀部分装配在电动汽轮循环水泵汽轮机蒸气室前部。电磁阀分为手动停机电磁阀、电动停机电磁阀、启动电磁阀、关闭电磁阀以及在线试验阀。电磁阀部分有由壳体、电磁阀、手动换向阀、挡板、销轴、密封垫圈及紧固件等组成。速关阀体为液压式结构，水平装配在汽轮机进汽室侧面，主要由阀体和油缸两部分构成。阀体部分主要由阀壳、阀座、阀碟、阀杆、阀盖、蒸汽滤网及紧固件等组成;油缸部分主要由油缸壳体、活塞、弹簧、端盖、密封圈及紧固件等组成。

速关控制装置结构图如图1所示。

3  工作原理

汽轮机停机时速关阀为关闭状态，起动和正常运行时为全开状态。速关阀关闭时，新蒸汽经蒸汽滤网（32）通至阀碟（2）前的腔室，阀碟在蒸汽压力和油缸弹簧（23）关闭力作用下被紧压在阀座（1）上，新蒸汽进入汽轮机通流部分的通路被切断。阀碟中装有压紧螺母（34），压紧螺母与阀杆（3）之间有一定的间隙，阀杆与村套（5）及套筒（33）的密封面适当贴合，阀杆向外拉伸过空行程时，蒸汽通过阀碟内部小孔进入调节汽阀腔室内，速关阀在开启过程中调节汽阀一直处在关闭状态，阀碟前后的压力很快趋于平衡，阀碟开启的提升力大为减小。空行程走完后，阀杆带动蝶阀向外开启。（图2）

油缸部分是速关阀开启和关闭的执行机构。开启速关阀时，启动油F进入活塞（22）右端，活塞在油压作用下克服弹簧（23）力被压向活塞盘（24），使活塞与活塞盘的密封面相接触，之后速关油E进入活塞盘左侧，随着活塞盘左侧速关油压的建立，启动油开始有控制的泄放，活塞盘和活塞在两侧油压差作用下，持续向右移动直到被试验活塞（20）限位，阀杆右端与活塞盘连接一起，活塞盘移动的同时速关阀也随之开启。

4  原因分析

针对本机，结合速关控制装置的结构和工作原理，分析速关阀无法打开的原因：

4.1 停机电磁阀电源故障

本机组停机电磁阀采用的是常开（NO）设置。即在正常状态时，停机电磁阀不带电。当停机电磁阀接通电源信号后，停机电磁阀动作并切断通向停机泄荷阀的控制油源，这时控制油与回油接通，停机泄荷阀开启，速关油泄压，速关阀迅速关闭。

本装置中电动停机电磁阀有两个，停机电磁阀均接收控制回路中继电器电源信号。控制回路中中间继电器KA1、KA2、KA3对应滑油总管3路油压信号，当出现三选二低油压信号时，中间继电器就会通电，从而造成停机电磁阀带电。

4.2 速关阀阀杆卡涩

速关阀阀杆中间上有行程盘（30），右端与活塞盘（24）连接。行程盘通过螺钉连接行程限位杆形成整体;两滑环通过螺钉固定在速关阀缸体背面，行程限位杆穿过两滑环，可在滑环内自由左右移动。

长期高温环境下，高温蠕变造成速关阀阀杆一定弯曲，使阀杆与村套、套筒间隙变小;蒸汽管道内的机械杂质随蒸汽进入速关阀座，造成阀杆与阀座卡涩;蒸汽品质不佳而产生的盐垢使阀杆锈蚀或者卡涩;行程限位杆与滑环间隙过小或被异物卡死，均会导致摩擦力增大，而在活塞两侧油压一定的情况下，使得速关阀活塞开启力相对减小，从而造成无法打开速关阀。

4.3 速关阀油缸内故障

压力油通过电磁阀（手动停机电磁阀、电动停机电磁阀、启动电磁阀），经过相应的管路，形成相应的启动油和速关油后，进入速关阀内油缸相应部分，从而打开速关阀。

速关油缸进油口T及通道被异物堵塞，导致进油不畅，油量和油压减少，速关油压力不足以推动活塞;速关阀活塞盘左侧油缸内的O密封圈损坏，导致速关油外泄，速关油压力不足;速关阀油缸与油缸壳体间隙太小，摩擦阻力增大;油质劣化，产生大量油垢引起锈蚀卡涩;油系统中因滤网破损、机械磨损等原因造成的机械杂质从而引起速关阀内动作受阻，以及弹簧故障的原因最终都会使得活塞盘和活塞两侧油压差作用减小，无法向右移動打开速关阀。

而工作蒸汽品质24小时在线分析，每天线下分析一次，电动汽轮循环水泵工作期间未发生过蒸汽品质不符要求的情况，每月会对油仓进行取样送检，油品均满足使用要求。现场实际工作的压力油通过油泵增压，经冷却器前过滤器、油冷器、冷却器后过滤器后进入相应电磁阀，最后进入相应的油缸。压力油前后经过两道滤网后，进入油缸发生堵塞的可能性较小，而油缸内密封圈、油缸内间隙、弹簧故障的原因需要进行油缸解体才能判断，设备经出厂时已经经过严格检查，安装调试期间均能正常动作，设备维护保养都严格按照厂家要求进行，定期检查均无异常，据此该设备出现问题概率相对较小，只有在无法找到原因时才进行解体检查。

5  排查方法

5.1 检查阀及电气控制回路

首先，查询历史记录，了解并检查是否更换电磁阀设置。然后，检查三个滑油总管油压压力传感器是否正常，如有损坏，及时更换损坏压力传感器。检查三路控制线路是否保持正常，确保信号准确无误。

5.2 检查速关阀阀杆

首先检查两滑环、行程盘是否被异物堵塞、行程限位杆是否生锈卡死，检查紧固螺钉是否松动变形，其次使用油标卡尺测量滑环长度、孔距、孔径测量、行程杆长度与直径。必要时增大滑环孔径，减小滑环间距，减小行程杆长度和直径，保证行程盘与行程杆安装在同一水平线。

5.3 解体速关阀

首先，拆除油缸的速关油、启动油、试验油进口管路、回油管路，拆下蒸汽进气接管，取下油缸部分和阀体部分。其次，检查油缸内O密封圈状态，清洗缸内流通各壁面，检查缸内各零部件状态，测量并调整缸内各零部件间隙，必要时进行更换。最后，检查阀体内阀座、阀杆、碟阀情况，测量并调整阀杆与村套及套筒的间隙，必要时调整间隙。

6  排查结果

通过查询历史记录，了解无任何人员修改电磁阀设置。检查滑油总管三个油压压力传感器都完好，依次对三路控制线路接通24V电压，三路控制回路显示正常。

检查发现行程盘上有少量玻璃棉渣，两滑环上有较厚的油漆，紧固螺钉完好，没有松动，通过拆卸行程限位杆，测量得出行程杆长度27.75cm，杆径10.75mm，滑环孔径12.65mm，两滑环孔距12.05cm，满足使用要求。判断为工人施工时防护不周，施工完后没有及时清理，造成速关阀行程杆被保温棉、涂刷的油漆等杂质卡死，行程杆的滑环咬死，行程杆无法来回活动，速关阀不能正常工作。最后经过机加更换行程限位杆后，问题得到解决。

7  总结

本文简述了电动汽轮循环水泵速关控制装置运行过程中发现的问题现象，对故障的原因进行了分析，并进行了相应的排查处理，使现场问题得到解决，并采取以下措施以防止发生相应的故障：

①根据现场实际情况，在速关阀体正上方加装400*400mm防护罩并固定，防止各类施工时，设备及周围异物进入行程盘及滑环里，杂物缠绕在行程连杆上。

②定期对行程连杆除锈、涂抹润滑油进行保养，当行程连杆活动困难，必要时对行程连杆进行更换。定期对电气控制回路进行检查，电磁阀状态进行检查，必要时更换电磁阀、压力传感器以保证设备满足使用要求。

③设备暖机、升速过程中，必须严格按要求进行升温、升压、暖管、冲转，避免零部件受热不均，热涨异常而损坏设备。设备停运期间，定期开展速关控制装置冷态试验，以保证能实现正常启动、紧急停机、速关阀在线试验功能。

④设备运行期间应继续保持对工作蒸汽的监督，继续24小时在线及线下分析，保证蒸汽品质，定期对油仓进行滑油取样分析，保证滑油满足使用要求。

参考文献：

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