汽轮机保安系统故障分析

摘要：介绍了汽轮机保安系统中电液执行机构及卸荷阀的重要作用，分析了引进型600MW汽轮机组在投产调试时出现高压调门打不开的故障，从而提出了针对性的解决措施，为类似汽轮机保安系统故障分析提供了可供参考的经验。

关键词：汽轮机；DEH；油动机；卸荷阀；EH油

1.概述

现代汽轮机都是采用DEH（Digital Electro-Hydraulic 数字式电液调节系统）和EH抗燃油系统实现机组的调节与保护。DEH系统通过控制汽轮机主汽门和调节汽门的开度，来控制进汽量，实现对汽轮机的转速、负荷的控制。汽轮机上设置了各种自动保护设备，当运行参数超出正常范围时，自动保护设备将根据情况及时动作，发出警报。当运行参数超出机组安全运行允许的范围时，它将及时动作，使汽轮机自动停机，避免事故的进一步扩大。自动主汽门和调节汽门是汽轮机保护系统的主要部件，汽轮机所有停机保护均是通过主汽门和调节汽门的关闭来实现的。汽门的特点是动作迅速，快速切断汽轮机汽源，以防止汽轮机超速，并使机组在规定的时间内停下来。自动主汽门和调节汽门是靠电液伺服执行机构来控制的，电液执行机构是DEH的重要组成部分。每个电液执行机构都是通过相应的快速卸荷阀泄掉油压去关闭汽门，汽门要实现正常快速关闭，必须保证卸荷阀性能正常且内部油路畅通无阻。

2.故障情况及处理

某电厂安装的是上海汽轮机有限公司生产的引进型N600-24.2/566/566型600MW超临界中间再热凝汽式汽轮机，其调节保安系统采用数字式电调系统（DEH），DEH使用的是西屋公司的OVATION系统。液压部分采用高压抗燃油系统（EH）。EH系统由如下部分组成：一套供油系统，若干套控制阀门运动的执行机构和一套危急遮断系统。

机组于2011年9月份进行新投产调试，采用“运行人员自动”（OPER AUTO）控制，高、中压缸联合启动方式启动，高压调节汽阀是单阀模式。发现高压调节汽阀1-2号GV打不开。故障现象：伺服阀加上信号后油动机打不开阀门，此时VCC卡“S”值很大；AST、OPC油压都正常。

经现场检查，排除了位移传感器LVDT、电液伺服阀故障原因。检查发现此回油管道温度偏高，因而判断为卸荷阀未关闭，造成油动机内漏不能建立开启油压。后来检查卸荷阀，发现压力油与危急遮断油之间的节流小孔堵塞，经清洗重装，调节阀恢复开启正常。

3.故障分析

EH系统接受DEH信号操纵汽轮机的进汽阀，以调节通过汽轮机的蒸汽流量。EH系统包括EH供油系统、EH执行机构。执行机构用来直接控制各汽阀的开度。每个执行机构上都装有一只油动机，油动机主要由油缸及弹簧组成，其开启靠抗燃油压力驱动，而关闭靠油动机上的弹簧力。油动机连接了一个控制块，在这控制块上装有隔离阀、快速卸荷阀和逆止阀。当机组发生故障时，通过ETS危急跳闸控制装置的跳闸信号或机械超速遮断、手动停机遮断，使AST自动停机危急遮断油路泄油，经过卸荷阀泄油使油动机下腔的动力油失压，依靠弹簧力的作用，快速关闭主汽门和调节汽门。当转速超过额定转速103%时，通过OPC超速保护控制油路泄压，使调节汽门暂时关闭，减少汽轮机进汽量，以保护机组不超速。AST油路和OPC油路分别由各自的电磁阀控制。高压调节汽门执行机构的工作原理如图（1）。

卸荷阀如图（2）。在快速卸荷阀中有一杯状滑阀，在滑阀下部的腔室与油动机活塞下腔的高压油路相通。滑阀上部右侧复位油腔室经逆止阀与危急遮断油路相通，而另一侧腔室是经一针形阀与油动机活塞上腔及回油通道相连。在正常运行时，滑阀上部的油压作用力加上弹簧力将大于滑阀下部高压油的作用力，将杯状滑阀压在底座上，使高压油与油缸回油相通的油门关闭，油动机油缸活塞下腔的高压油油压建立，将阀门开启。当危急遮断油泄掉时，复位油腔室油压失去，滑阀下部高压油将顶开滑阀，打开排油口，使油动机活塞下去腔的压力油经快速卸荷阀快速释放，在阀门弹簧力作用下，将阀门关闭。

卸荷阀的常见故障是杯状滑阀卡涩或关不严，造成系统泄漏，严重时油动机无法开启，内漏时大量压力油通过卸荷阀回到回油管，显产生大量的热量使回油管道发热，因此通过检查回油管道温度可以判断是否内漏。出现卸荷阀卡涩或关闭不严的故障后，可以通过清洗卸荷阀的方法排除。当调节螺钉未旋紧或针形阀处未关严时，危急遮断油通过先导阀泄去，油动机同样会产生内漏；压力油与危急遮断油之间的小孔堵塞，危急遮断油无法产生，油动机也会产生内漏。所以当油动机出现内漏后，这些地方都需要检查。

通过对高压调节汽门快速关闭的实现过程以及卸荷阀工作原理的分析，针对该故障原因的分析，而后对相应系统故障进行了严密的排查，最终确定相应的机组存在卸荷阀故障。

4.存在问题和建议

此调节汽阀打不开的原因在于新机组投运EH油管道有杂质而造成。

因此对于新投产的机组应严格按照《电力建设施工及验收技术规范》和制造厂的要求，加强EH油质监视及管理，确保抗燃油油质合格。按要求严格执行EH油系统的冲洗程序，使用10微米的临时滤芯和冲洗板，使系统的清洁度合要求，油取样分析，油样含量性质在限制值以内。所拆装的部件，应密封保管，不能受污染。

卸荷阀可以在线调换，更换步骤：

4.1.DEH把该油动机指令信号为零；

4.2.把该油动机的截止阀拧紧；

4.3.油动机及阀门已关到底；

4.4.松开安装固定卸荷阀的螺钉，观察余油应该逐渐变小。如果余油一直较大或无变小的趋向，应拧紧安装螺钉，说明截止阀或逆止阀有泄漏，应考虑停泵后检修。

4.5.更换卸荷阀及拧紧安装螺钉；

4.6.打开截止阀，检查有否漏油，如正常，即可通知DEH给油动机指令，油动机应能正常工作。

正常运行时，应将针形阀手柄完全压死在阀座上，仅在现场手动卸荷时才拧开此针形阀。用卸荷阀手动关闭调节阀时，首先关闭截止阀，以防止高压油大量泄掉，再缓慢开启针形阀手柄，慢慢降低快速卸荷阀的复位油压力，观察阀门和油动机移动到关闭位置。当要打开阀门，首先将针形阀手柄完全压死在阀座上，然后缓慢打开截止阀。

5.结束语

DEH控制系统和EH油系统在现代电厂中的作用十分重要，它们的正常运作确保了汽轮机组的稳定和安全运行，在新机组安装调试阶段和投运后的日常工作中，都要确实做到对EH抗燃油的监督与管理，以确保生产安全进行。

参考文献：

[1] 上海汽轮机有限公司. N600/24.4/566/566引进型超临界中间再热凝汽式汽轮机调节保安油系统说明书. 71.191-7

[2] 上海新华控制技术（集团）有限公司. 电站汽轮机数字式电液控制系统-DEH 中国电力出版社. 2005（05）

[3] 梁小丹. 抽汽式汽轮机调节保安系统的安装与调试[J]. 机械工程师. 2009（06） .

[4] 周海松. 汽轮机调节保安系统实验装置设计[J]. 中国科技信息. 2010（01）.

[5] 庄肖曾、黄振鸣. 汽轮机调节系统检修. 中国电力出版社. 1997（10）

[6] 中国能源部. 电力建设施工及验收技术规范汽轮机机组篇. 1992 597号