關于汽輪機閥門的管理、維護與控制分析
隨著中國經(jīng)濟發(fā)展，中國對能源的需求日益增加，同時長期消耗煤、石油等不可再生資源，帶來大量的污染和溫室氣體排放，也給環(huán)境造成巨大的壓力，因此，大容量高參數(shù)高效率的汽輪機已經(jīng)成為業(yè)內主流發(fā)展趨勢，由于汽輪機閥門故障通常發(fā)生在機組啟動和發(fā)電過程中，故障因素較多，故障點查找困難，故障處理耗時較長，不僅浪費燃料，還引起推遲并網(wǎng)發(fā)電和發(fā)電量減少，故障嚴重時可能因閥門失控導致機組跳閘、汽輪機超速等重大事故。
2閥門結構及原理
高參數(shù)進汽閥門一般為高壓主汽閥、高壓調節(jié)閥和中壓聯(lián)合汽閥。高壓主汽閥和高壓調節(jié)閥焊接成整體（圖1所示），600MW機組一般為2個主汽閥帶4個調節(jié)閥，一側主汽閥為二位開關型閥門，其余閥門均為調節(jié)型閥門。閥門開啟由高壓抗燃油油動機驅動，關閉則依靠操縱座的彈簧力。
閥門開啟、關閉過程以高壓調節(jié)閥為例加以說明，當油動機遮斷電磁閥失電時，遮斷電磁閥排油口關閉，卸載閥上腔室建立高壓安全油壓，卸載閥關閉，同時關斷電磁閥在安全油作用下開啟，壓力油經(jīng)關斷電磁閥到伺服閥前，伺服閥將壓力油引入活塞下腔室，壓力油克服操縱座彈簧力和蒸汽力作用使閥門開啟，同時伺服閥通過接受DEH來的信號控制油缸活塞下的油量調節(jié)閥門開度。當汽輪機停機關閉閥門時，遮斷電磁閥帶電，排油口打開，高壓安全油壓被卸掉，卸載閥打開，閥門在操縱座彈簧緊力的作用下快速關閉。
高壓主汽閥閥芯結構如圖2所示，預啟閥碟與主汽閥碟壓蓋間留有預啟行程，閥門開啟時，油動機通過主汽閥操縱座帶動閥桿及預啟閥碟向上運動，預啟閥碟貼緊閥碟壓蓋后帶動主閥碟向上運動，閥門開啟；閥門關閉時，油動機高壓安全油失壓，閥桿在操縱座彈簧力的作用下快速向下運動，帶動預啟閥碟及主汽閥碟向下運動，閥門關閉。
3閥門故障分析
3.1伺服閥卡澀
高壓抗燃油液壓調節(jié)系統(tǒng)內部伺服閥、電磁閥間隙很小，對油質清潔度有較高的要求，調節(jié)系統(tǒng)一般要求抗燃油油質清潔度達到NAS5級或MOOG2級，汽輪機在試運或檢修后運行初期，往往由于抗燃油清潔度不合格，常出現(xiàn)伺服閥卡澀導致閥門（主要指調節(jié)型閥門，二位開關型閥門所配為直動式電磁鐵操作的換向閥）不運作。
3.2十字頭連接失效
個別電廠高壓調節(jié)閥在試運或投運一段時間后，閥門在機組停機打閘、快速關閉時出現(xiàn)“卡澀”，遠傳和就地顯示均反饋閥門卡在一定開度無法關閉到零位現(xiàn)象，以及機組運行過程中當某個調節(jié)閥指令開度發(fā)生變化時，機組負荷卻不隨之變化的故障。
3.3材料問題
不同材料的熱膨脹系數(shù)不一樣，如果材料用錯，可能出現(xiàn)熱態(tài)下閥桿間隙消失，閥門卡澀的故障，制造廠在進行閥門裝配時有著嚴格的檢查要求，且不同材質零件的通用率很低，故這種故障存在的可能性很小，另外，電廠在檢修更換閥芯部件時也同時需要對材質進行確認，避免零件錯用或購買到材質不合格的產(chǎn)品，閥門解體檢查間隙出現(xiàn)明顯異常時可對相關零件材質進行復查，排除故障點。
4汽輪機閥門的管理、維護與控制
從故障分析可以看出：汽輪機閥門故障原因主要有伺服機構在就地控制方式、接線松動、電磁閥及反饋裝置（LVDT）故障等，針對這些可能存在的故障，開發(fā)一套及時準確地診斷出故障，并報告故障點的診斷系統(tǒng)，能夠提高故障處理效率，盡快恢復正常發(fā)電，減少經(jīng)濟損失。在此故障診斷功能的基礎上，通過試驗、維護和歷史數(shù)據(jù)分析等輔助手段，達到在汽輪機沖轉前，甚至在鍋爐點火前，及早診斷汽輪機閥門性能和狀態(tài)情況，對其隱患及早處理，從而減少汽輪機閥門運行時的故障頻次，提高機組發(fā)電安全性和可靠性。
4.1新閥門安裝時需要對閥門進行清理檢查，復檢閥芯件
各配合間隙符合圖紙設計要求，同時對閥芯內部各緊固件松緊及斂縫防退出情況進行確認。對于十字頭結構的調節(jié)閥，應嚴格按照制造廠裝配要求進行復裝，注意檢查閥桿、墊環(huán)及十字頭接觸滿足設計要求并將閥桿完全擰入十字頭后再復裝防轉銷，閥桿與十字頭的防轉銷孔如果存在錯孔，需查找原因，不能采取轉動閥桿的方式對正銷孔，重新配鉆銷孔時，確保銷子與銷孔間隙滿足設計要求并正確斂縫防止銷子退出。
4.2試驗操作
為了實現(xiàn)該診斷系統(tǒng)的預測性，及早檢查、診斷汽輪機閥門性能和狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)汽輪機閥門存在的隱患，結合DEH系統(tǒng)原有試驗功能，設計了開機前試驗功能，通過試驗操作，配合診斷系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)分析和故障診斷，實現(xiàn)在汽輪機沖轉前診斷閥門的性能和狀態(tài)，參照診斷報告，對異常情況及時處理，避免在汽輪機運行中因閥門故障帶來嚴重的經(jīng)濟損失。DEH系統(tǒng)中，原有試驗包括噴油試驗、超速試驗、高壓遮斷試驗、閥門活動試驗等，這些試驗是對汽輪機主要功能的測試?，F(xiàn)場運用中發(fā)現(xiàn)，這些試驗并未完全涵蓋DEH系統(tǒng)設備，容易導致個別設備存在的隱患不能及時被發(fā)現(xiàn)，設備隱患暴露時將產(chǎn)生嚴重的汽輪機閥門故障。因此，該診斷系統(tǒng)在原有試驗的基礎上，通過編程和軟件界面設計，新增單臺閥門手動試驗、單個電磁閥性能測試、靜態(tài)噴油試驗、靜態(tài)超速試驗等試驗操作功能，這些試驗操作可以協(xié)助系統(tǒng)診斷故障，及早診斷汽輪機閥門是否存在異常。
4.3智能維護
為了配合診斷系統(tǒng)的主要故障診斷功能，進一步豐富其輔助功能，方便故障檢修，縮短處理時間，還設計了閥門遠程校驗和簡單異常自動處理等智能維護功能。針對汽輪機調節(jié)型閥門遠程校驗，采用DEH對伺服機構的底層控制，利用圖形語言，通過邏輯和畫面組態(tài)，實現(xiàn)在操作員站人機交互界面操作，自動完成閥門校驗。該功能操作方便快捷，提高維護效率。通過遠程校驗，保證伺服機構的控制精度和調節(jié)線性度，滿足機組負荷對閥門開度的要求，從而實現(xiàn)機組運行中對汽輪機閥門的快速精確控制，確保機組安全經(jīng)濟運行。
結束語
綜上所述，高、中壓進汽閥門是汽輪機高溫、高壓的關鍵部件之一，各電廠應嚴格按照制造廠的要求進行安裝、運行、維護及檢修，汽輪機閥門狀態(tài)診斷系統(tǒng)能夠有效減少機組運行時汽輪機閥門故障的發(fā)生，對汽輪機安全、經(jīng)濟運行保駕護航。在全國電力行業(yè)中，此診斷系統(tǒng)具有良好的推廣價值，在其他使用蒸汽輪機的行業(yè)中也具有較高的推廣意義。
2閥門結構及原理
高參數(shù)進汽閥門一般為高壓主汽閥、高壓調節(jié)閥和中壓聯(lián)合汽閥。高壓主汽閥和高壓調節(jié)閥焊接成整體（圖1所示），600MW機組一般為2個主汽閥帶4個調節(jié)閥，一側主汽閥為二位開關型閥門，其余閥門均為調節(jié)型閥門。閥門開啟由高壓抗燃油油動機驅動，關閉則依靠操縱座的彈簧力。
閥門開啟、關閉過程以高壓調節(jié)閥為例加以說明，當油動機遮斷電磁閥失電時，遮斷電磁閥排油口關閉，卸載閥上腔室建立高壓安全油壓，卸載閥關閉，同時關斷電磁閥在安全油作用下開啟，壓力油經(jīng)關斷電磁閥到伺服閥前，伺服閥將壓力油引入活塞下腔室，壓力油克服操縱座彈簧力和蒸汽力作用使閥門開啟，同時伺服閥通過接受DEH來的信號控制油缸活塞下的油量調節(jié)閥門開度。當汽輪機停機關閉閥門時，遮斷電磁閥帶電，排油口打開，高壓安全油壓被卸掉，卸載閥打開，閥門在操縱座彈簧緊力的作用下快速關閉。
高壓主汽閥閥芯結構如圖2所示，預啟閥碟與主汽閥碟壓蓋間留有預啟行程，閥門開啟時，油動機通過主汽閥操縱座帶動閥桿及預啟閥碟向上運動，預啟閥碟貼緊閥碟壓蓋后帶動主閥碟向上運動，閥門開啟；閥門關閉時，油動機高壓安全油失壓，閥桿在操縱座彈簧力的作用下快速向下運動，帶動預啟閥碟及主汽閥碟向下運動，閥門關閉。
3閥門故障分析
3.1伺服閥卡澀
高壓抗燃油液壓調節(jié)系統(tǒng)內部伺服閥、電磁閥間隙很小，對油質清潔度有較高的要求，調節(jié)系統(tǒng)一般要求抗燃油油質清潔度達到NAS5級或MOOG2級，汽輪機在試運或檢修后運行初期，往往由于抗燃油清潔度不合格，常出現(xiàn)伺服閥卡澀導致閥門（主要指調節(jié)型閥門，二位開關型閥門所配為直動式電磁鐵操作的換向閥）不運作。
3.2十字頭連接失效
個別電廠高壓調節(jié)閥在試運或投運一段時間后，閥門在機組停機打閘、快速關閉時出現(xiàn)“卡澀”，遠傳和就地顯示均反饋閥門卡在一定開度無法關閉到零位現(xiàn)象，以及機組運行過程中當某個調節(jié)閥指令開度發(fā)生變化時，機組負荷卻不隨之變化的故障。
3.3材料問題
不同材料的熱膨脹系數(shù)不一樣，如果材料用錯，可能出現(xiàn)熱態(tài)下閥桿間隙消失，閥門卡澀的故障，制造廠在進行閥門裝配時有著嚴格的檢查要求，且不同材質零件的通用率很低，故這種故障存在的可能性很小，另外，電廠在檢修更換閥芯部件時也同時需要對材質進行確認，避免零件錯用或購買到材質不合格的產(chǎn)品，閥門解體檢查間隙出現(xiàn)明顯異常時可對相關零件材質進行復查，排除故障點。
4汽輪機閥門的管理、維護與控制
從故障分析可以看出：汽輪機閥門故障原因主要有伺服機構在就地控制方式、接線松動、電磁閥及反饋裝置（LVDT）故障等，針對這些可能存在的故障，開發(fā)一套及時準確地診斷出故障，并報告故障點的診斷系統(tǒng)，能夠提高故障處理效率，盡快恢復正常發(fā)電，減少經(jīng)濟損失。在此故障診斷功能的基礎上，通過試驗、維護和歷史數(shù)據(jù)分析等輔助手段，達到在汽輪機沖轉前，甚至在鍋爐點火前，及早診斷汽輪機閥門性能和狀態(tài)情況，對其隱患及早處理，從而減少汽輪機閥門運行時的故障頻次，提高機組發(fā)電安全性和可靠性。
4.1新閥門安裝時需要對閥門進行清理檢查，復檢閥芯件
各配合間隙符合圖紙設計要求，同時對閥芯內部各緊固件松緊及斂縫防退出情況進行確認。對于十字頭結構的調節(jié)閥，應嚴格按照制造廠裝配要求進行復裝，注意檢查閥桿、墊環(huán)及十字頭接觸滿足設計要求并將閥桿完全擰入十字頭后再復裝防轉銷，閥桿與十字頭的防轉銷孔如果存在錯孔，需查找原因，不能采取轉動閥桿的方式對正銷孔，重新配鉆銷孔時，確保銷子與銷孔間隙滿足設計要求并正確斂縫防止銷子退出。
4.2試驗操作
為了實現(xiàn)該診斷系統(tǒng)的預測性，及早檢查、診斷汽輪機閥門性能和狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)汽輪機閥門存在的隱患，結合DEH系統(tǒng)原有試驗功能，設計了開機前試驗功能，通過試驗操作，配合診斷系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)分析和故障診斷，實現(xiàn)在汽輪機沖轉前診斷閥門的性能和狀態(tài)，參照診斷報告，對異常情況及時處理，避免在汽輪機運行中因閥門故障帶來嚴重的經(jīng)濟損失。DEH系統(tǒng)中，原有試驗包括噴油試驗、超速試驗、高壓遮斷試驗、閥門活動試驗等，這些試驗是對汽輪機主要功能的測試?，F(xiàn)場運用中發(fā)現(xiàn)，這些試驗并未完全涵蓋DEH系統(tǒng)設備，容易導致個別設備存在的隱患不能及時被發(fā)現(xiàn)，設備隱患暴露時將產(chǎn)生嚴重的汽輪機閥門故障。因此，該診斷系統(tǒng)在原有試驗的基礎上，通過編程和軟件界面設計，新增單臺閥門手動試驗、單個電磁閥性能測試、靜態(tài)噴油試驗、靜態(tài)超速試驗等試驗操作功能，這些試驗操作可以協(xié)助系統(tǒng)診斷故障，及早診斷汽輪機閥門是否存在異常。
4.3智能維護
為了配合診斷系統(tǒng)的主要故障診斷功能，進一步豐富其輔助功能，方便故障檢修，縮短處理時間，還設計了閥門遠程校驗和簡單異常自動處理等智能維護功能。針對汽輪機調節(jié)型閥門遠程校驗，采用DEH對伺服機構的底層控制，利用圖形語言，通過邏輯和畫面組態(tài)，實現(xiàn)在操作員站人機交互界面操作，自動完成閥門校驗。該功能操作方便快捷，提高維護效率。通過遠程校驗，保證伺服機構的控制精度和調節(jié)線性度，滿足機組負荷對閥門開度的要求，從而實現(xiàn)機組運行中對汽輪機閥門的快速精確控制，確保機組安全經(jīng)濟運行。
結束語
綜上所述，高、中壓進汽閥門是汽輪機高溫、高壓的關鍵部件之一，各電廠應嚴格按照制造廠的要求進行安裝、運行、維護及檢修，汽輪機閥門狀態(tài)診斷系統(tǒng)能夠有效減少機組運行時汽輪機閥門故障的發(fā)生，對汽輪機安全、經(jīng)濟運行保駕護航。在全國電力行業(yè)中，此診斷系統(tǒng)具有良好的推廣價值，在其他使用蒸汽輪機的行業(yè)中也具有較高的推廣意義。
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