大型汽輪機的主汽閥調節汽閥均由調速油來控制,位于調節保安系統中的節流孔,對于該系統的可靠工作起着至關重要的作用。在新建機組的過程中,經常會發生由于調節保安系統的故障造成工期的拖延。如在大唐韓城電廠600MW機組調試過程中,由于高調4閥門在檢修過程中少裝了一個節流孔引起高調4在機組運行過程中無故自關的故障。在大唐灞橋熱電廠300MW供熱機組小機調試中,由于調速油淨化等級不夠,造成節流孔堵塞引起調節閥門閥位突跳。另外,汽機調節保安系統中節流孔所在位置不同,它所起的作用也不相同。本文以某熱電廠的調節保安系統圖為例說明節流孔的作用和常見故障。
1 節流孔的分類1.1 起控制作用的節流孔圖1為某2×135MW熱電廠主汽閥、調節汽閥及危急遮斷模塊控制油路簡圖。圖1中隻畫出了一個主汽閥和一個調節汽閥[1]。因為其它主汽閥和調節汽閥的油路控制與圖1所示的是一樣的,所以沒有畫出。圖1中标1、2、3、4、5、6、7、8、9處都為安裝節流孔處。
圖1 EH油路圖
标1處節流孔安裝在高壓進油管路上,通過這個節流孔壓力油可以到達油動機下腔和卸載閥下腔。汽機正常運行時,壓力油到達油動機下腔開啟主汽門,這部分壓力油通過卸載閥上部彈簧和AST安全油(控制汽輪機所有汽門開關的安全油,以下同)的雙重作用而被壓死。
标2處節流孔安裝在主汽閥活動試驗電磁閥和卸載閥下油腔之間,當需要做主汽門活動試驗時,活動試驗電磁閥帶電打開,油動機下腔壓力油通過2處節流孔和試驗電磁閥流回至有壓回油管路DP(連接油動機油腔和調速油箱的管路),從而使主汽門關閉一段距離。通過調整這個節流孔的直徑,可以調節活動試驗時主汽門的關閉速度。通常,這個節流孔的直徑要比标1處的節流孔直徑大0.5毫米左右,這樣才能達到洩走一部分油動機下腔油的目的。
标3處為主汽閥上高壓進油至AST安全油管路的進油節流孔,通過這個節流孔,壓力油轉化為AST安全油。
标4處為調節汽閥上高壓進油至OPC安全油(控制汽輪機所有調節汽門開關的安全油,以下同)管路的進油節流孔,通過這個節流孔,壓力油轉化為OPC安全油。
标5處為高壓進油到OPC安全油管路節流孔。通過這個節流孔,壓力油轉化為OPC安全油,但是一般在電廠安裝過程中,這個節流孔有時會被遺忘,有時卻按照圖紙安裝在指定位置。例如在國電石嘴山技改工程一号機組調試過程中,發現設計圖上有這個節流孔,但安裝公司卻沒有安裝這個節流孔。調查發現廠家也沒有提供這個節流孔,由于這個節流孔制造工藝複雜,一時間難以得到,最後造成工期延誤,給電廠,給現場各單位造成損失。在山西潞安餘吾熱電廠設計圖紙上也有這個節流孔,但在實際安裝過程中一号機組危急遮斷模塊上根本沒有安裝這個節流孔的管路。
根據油管路設計分析,筆者認為完全沒有必要安裝這個節流孔,是因為OPC安全油可以完全由4處的節流孔處提供,一台300MW或者135MW汽輪機通常有六個調節汽閥,六個調節汽閥就有六個這樣的節流孔向OPC安全油管路提供安全油,即使不安裝标5處的節流孔,也不會對OPC安全油供油量有太大影響。
标6處,标7處為高壓進油進入AST電磁閥(關閉AST電磁閥可以建立AST安全油壓,打開AST電磁閥則AST安全油壓洩走,以下同)的節流孔,通常一個節流孔後面連着1号AST電磁閥和3号AST電磁閥,另外一個節流孔連着2号AST電磁閥和4号AST電磁閥。這樣算下來,如果不安裝标5處的節流孔,則一個危急遮斷模塊上就總共隻有兩個高壓進油節流孔,分别是标6處和标7處。
标8處為3号AST電磁閥和4号AST電磁閥之間連接AST安全油管路和無壓回油2号管路的節流孔。
标9處為1号AST電磁閥和2号AST電磁閥之間連接AST安全油管路和1号AST電磁閥與2号AST電磁閥之間管路的節流孔。
機組正常運行時,标3處,标8處和标9處節流孔形成極小油流量通路,使得在正常運行時和标8處節流孔連接的1号AST電磁閥和2号AST電磁閥之間不緻形成死油,和标9處節流孔連接的3号AST電磁閥和4号AST電磁閥之間不緻形成死油。
綜上所述,對于一台有兩個高壓主汽門,兩個中壓主汽門,四個高壓調節汽閥和兩個中壓調節汽閥的大型汽輪機組來說,它的調節保安系統中所有的節流孔數目應為3×2(兩個高壓主汽門)+1×4(四個高壓調節汽閥)+3×2(兩個中壓主汽門)+1×2(兩個中壓調節汽閥)+6789四個(危急遮斷模塊上的,不包括标5處節流孔)=22個,因為汽門是整體安裝,所以在汽門上的18個節流孔一般不會漏裝,但在危急遮斷模塊上的最後四個節流孔應在調試過程中仔細觀察,以防漏裝!
另外,為了調節保安系統試驗的需要而不影響整個調速油系統的穩定運行,調節保安系統中還設置了另外一些節流孔。
1.2 為試驗檢查而安排的節流孔
圖2中的兩個節流孔,就是為了測試63-1-LP、63-2-LP、63-3-LP和63-4-LP四個壓力低開關的動作可靠性[2]。當電磁閥20-1-LPT帶電打開,洩去壓力開關63-1-LP和63-3-LP取樣管中的壓力油,達到測試這兩個壓力開關的目的。當電磁閥20-2-LPT帶電打開,洩去壓力開關63-2-LP和63-4-LP取樣管中的壓力油,達到測試這兩個壓力開關的目的。由于在高壓進油管路和壓力開關之間安裝了兩個節流孔,所以在試驗壓力開關過程中,并不會影響系統油壓的穩定。
圖2 EH油壓試驗裝置
圖3中的節流孔,也是為了測試63-MP壓力低開關動作的可靠性[2]。當電磁閥20-MPT帶電打開後,63-MP壓力低開關取樣管中的油壓慢慢洩掉。由于在高壓進油管路和壓力開關之間安裝了節流孔,所以這個試驗的進行也不會影響高壓進油母管油壓。
圖3 EH油泵聯動電磁閥試驗裝置
綜上所述,在汽輪機調節保安系統中的節流孔可以分為三類。
第一類為控制油動機動作速度的節流孔,通過這些節流孔的孔徑可以控制主汽門和調節汽門的開啟關閉速度。如圖1中所示1和2處的節流孔,這類節流孔可以稱之為控制節流孔。
第二類為給安全油管道充油或維持安全油管道中抗燃油不是死油的節流孔,這些節流孔的作用是建立安全油壓并維持安全油有一個微小的流動,不管是AST安全油還是OPC安全油都需要這樣的節流孔。如圖1中所示3、4、5、6、7、8、9處的節流孔,這類節流孔可以稱之為安全節流孔。
第三類就是為試驗電磁閥和試驗壓力開關等專門設計的節流孔,這類節流孔的目的就是讓微小流量的抗燃油或者潤滑油通過本身到達壓力開關。這樣壓力開關的作用得到了體現又對系統中整體油流量不會造成影響。這類節流孔可以稱之為試驗節流孔。
這樣把節流孔分類之後,對于工程技術人員理解EH油路圖會有更好的效果。每個閥門上都有控制節流孔和安全節流孔,每套試驗裝置上除非管子特别細,肯定都有試驗節流孔。這樣對于減少節流孔的漏裝和誤裝會有更好的效果。
2 由節流孔引發的故障實例2.1 漏裝危急遮斷模塊上節流孔導緻調速油壓建立不起來
圖4 (a) 危急遮斷模塊正視圖
圖4 (b) 危急遮斷模塊俯視圖
圖4是某300MW機組危急遮斷模塊的正視圖和俯視圖。該電廠在新安裝機組調試過程中,調速油壓始終建立不起來,最後檢查發現是圖中标3處高壓進油管道中少安裝一個1.5mm的節流孔導緻安裝上該節流孔之後,機組調速油壓順利建立。
2.2 節流孔漏裝導緻高調4閥門在機組正常運行中突然關閉
某電廠#3号600MW機組在調試過程中曾發生高調4在機組正常運行過程中經常突然關閉的情況。見圖1中标4處的節流孔,這個節流孔的作用在前文中已提及,故不再贅述。如果沒有裝這個節流孔,則該調閥的卸載閥上部安全油壓會變得不穩定。在機組運行過程中,在不穩定的卸載閥上部油壓作用下,該調門的高壓油會慢慢通過卸載閥漏至郵箱中,從而導緻該調門關閉的故障。安裝上這個節流孔之後,機組運行正常,該調門再沒有出現突然關閉的問題。
2.3 複位節流孔未安裝導緻機組挂不上閘
印度杜家坡300MW汽輪機由東方汽輪機廠提供,在機組調試過程中,汽機挂不上閘。檢查發現是因為挂閘系統中複位電磁閥前的複位節流孔未裝。複位節流孔的作用是通過這個節流孔讓潤滑油流過來,推動連杆執行機構動作從而堵住調節保安系統中安全油的洩油口,達到建立安全油壓的目的。如果沒有裝這個節流孔,則潤滑油根本流不到推動連杆執行機構動作的油腔,則推動執行機構動作的目的就不能達到,安全油壓也建立不起來。安裝上這個節流孔之後,挂閘問題得到解決。
2.4 節流孔孔徑偏差導緻試驗時閥門關閉
在做主汽門活動試驗時,主汽門活動試驗電磁閥帶電,主汽門油動機下腔抗燃油通過活動試驗電磁閥後的節流孔(見圖1中标2處)流回油箱,主汽門慢慢關一段行程從而達到活動閥門以防卡澀的目的。在這個試驗進行中,由于活動試驗電磁閥後的節流孔徑太大,導緻油動機下腔抗燃油瞬間全部通過節流孔流進抗燃油箱,主汽門也随之關閉。查出原因之後更換節流孔徑合适的節流孔解決了這個問題。主汽門在閥門活動試驗過程中再沒有出現突然關閉的情況。
2.5 節流孔卡澀導緻小機調門頻繁開啟關閉
由于抗燃油的等級沒達标,在某電廠給水泵汽輪機調試過程中出現小機運行過程中進汽調閥閥位頻繁突跳,經常突然關閉之後又瞬間打開至關閉前的閥位,油動機振動劇烈。出現這樣的情況給機組運行帶來很大的安全隐患。
在檢查節流孔後發現抗燃油中雜質多,引起節流孔卡澀是造成上述現象的根本原因。淨化抗燃油并清理進汽調門的伺服閥之後該問題得到解決。
3 結語在汽輪機調節保安系統中,機務方面最重要的問題是油質,隻有經過長時間過濾油質達标的調速油才能被用來控制汽輪機。在油質達标之後,節流孔的問題才浮出水面。節流孔雖然很小,但是它們在調節保安系統中起的作用卻不可小觑。
從開箱開始,就要仔細檢查節流孔的數目,尺寸等項目。到正式安裝階段就不但要檢查節流孔的孔徑,還要檢查它的安裝位置,安裝方向等參數以防裝錯。
如果按照本文所述的汽輪機調節保安系統節流孔分類方法和計數規律來驗證,則節流孔的數目就不會搞錯,節流孔的安裝位置也會一目了然。不用等到調試該系統開始後才發現某個節流孔漏裝或錯裝,在安裝之前通過閱讀調速油系統圖就可以做到心中有數。
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