循環(huán)水泵出口液控蝶閥開關(guān)異常問題解決獲獎科研報告

循環(huán)水泵出口液控蝶閥開關(guān)異常問題解決獲獎科研報告

【摘

要】發(fā)電廠循環(huán)水泵與出口液壓控制止回蝶閥聯(lián)動控制，液控蝶閥開關(guān)異常危及機組安全。通過對液控蝶閥開關(guān)閥油壓異常原因分析，排除電磁閥內(nèi)漏可能，確定活塞缸密封圈泄漏是液控蝶閥開關(guān)異常的要因之一，通過對開關(guān)閥過程間斷卡頓的遲緩現(xiàn)象排查分析，認定油質(zhì)顆粒度超標導(dǎo)致電磁閥卡澀是液控蝶閥開關(guān)異常的另一要因。通過油箱內(nèi)部清理、濾油、活塞缸密封圈更換等措施，成功解決液控蝶閥開關(guān)異常問題。指出廠家油站油箱沒有濾油接口的設(shè)計缺陷值得改進，而定期油箱內(nèi)部清理、濾油確保油質(zhì)合格值得各廠高度重視，依據(jù)觀察油壓變化的直觀方法，提前預(yù)判液控蝶閥開關(guān)異常問題，大大提升運行管控能力，值得借鑒。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠;循環(huán)水泵;出口;蝶閥;液控蝶閥;開關(guān)，油壓

引言

發(fā)電廠循環(huán)水泵出口門種類主要有電動門、液壓控制等形式，液壓控制形式主要有重錘式液壓控制止回蝶閥、不帶重錘的全液壓控制止回蝶閥。液控蝶閥有逆止門和截止門雙重功能，液控蝶閥與循環(huán)水泵聯(lián)動控制，液控蝶閥預(yù)開15°后啟動循環(huán)水泵，停運行時，液控蝶閥聯(lián)動關(guān)閉，分快、慢關(guān)兩個階段，防止關(guān)閉時水錘壓力上升沖擊損傷循環(huán)水管路，防止循環(huán)水泵倒轉(zhuǎn)。

市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，很多電廠都存在液控蝶閥開關(guān)異常問題。經(jīng)過液控蝶閥開關(guān)異常問題分析解決，指出廠家設(shè)計缺陷，定期油箱內(nèi)部清理、濾油確保油質(zhì)合格的建議值得高度重視，依據(jù)觀察油壓變化的直觀方法，提前預(yù)判液控蝶閥開關(guān)異常問題，大大提升運行管控能力。

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概況

河南某發(fā)電廠裝機容量2×210MW，哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的C160/N210-12.75/535/535/0.325型超高壓、一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽，可調(diào)整抽汽，供熱凝汽式汽輪機。采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)，每臺機組設(shè)有2臺循環(huán)水泵，為立式混流泵，型號60LKXA-23.8，出口門采用液控蝶閥。

液控蝶閥液壓系統(tǒng)原理如圖1所示，液控蝶閥液控部分活塞缸下腔為有桿腔，對應(yīng)關(guān)閥進油腔室，活塞缸上腔為無桿腔，對應(yīng)開閥進油腔室。開閥過程電磁閥YV1帶電換向，油泵啟動，壓力油進入油缸無桿腔，活塞桿推動連桿帶動蝶板轉(zhuǎn)動，閥門打開，達到全開位置電磁閥YV1失電復(fù)位，開閥過程結(jié)束。關(guān)閥過程電磁閥YV2、YV3動作，蓄能器內(nèi)的壓力油進入油缸有桿腔，活塞帶動蝶板轉(zhuǎn)動，閥門關(guān)閉，到達全關(guān)位置YV2、YV3失電復(fù)位，關(guān)閥結(jié)束。見圖3，液控蝶閥開關(guān)到位對應(yīng)閥位有定位頂絲，以緩沖閥門開關(guān)過程對活塞缸兩端封頭的沖擊應(yīng)力。

近兩年該廠頻發(fā)循環(huán)水泵出口液控蝶閥開關(guān)異常問題，開啟或關(guān)閉困難，甚至無法完全打開、關(guān)閉。液控蝶閥開關(guān)異常均會導(dǎo)致循環(huán)水壓降低，引起供水不足造成機組真空大幅降低甚至導(dǎo)致保護跳機。液控蝶閥開關(guān)異常問題頻繁時一個月能發(fā)生4臺次，平均每月至少發(fā)生1臺次。此問題成為該廠危及機組安全運行的重大危險源。

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故障現(xiàn)象

2.1頻發(fā)循環(huán)水泵出口液控蝶閥開關(guān)異常問題，開啟或關(guān)閉困難，甚至無法完全打開、關(guān)閉。

2.2液控蝶閥開閥或關(guān)閥異常過程有時伴隨有間斷卡頓的遲緩現(xiàn)象。

2.3液控蝶閥油站就地壓力表經(jīng)常出現(xiàn)壓力指示異常，關(guān)閥狀態(tài)卻有開閥壓力，而開閥狀態(tài)卻有關(guān)閥壓力，甚至高達母管壓力。

2.4液控蝶閥液控油站就地壓力表對應(yīng)開、關(guān)閥壓力隨著環(huán)境溫度高低正比例變化。如夏季，開、關(guān)閥壓力能高達20MPa，比泵出口母管壓力16MPa還高。

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液控蝶閥開關(guān)異常原因分析

3.1現(xiàn)場檢修排除機械卡澀、油泵供油異常及熱控回路缺陷的可能。檢修確認蝶閥液控系統(tǒng)無外漏，供油泵正常，蓄能器充氮壓力8.5MPa正常，補壓動作過程正常，液控蝶閥開關(guān)全行程范圍無機械卡澀，多次解體活塞缸確認活塞桿與活塞腔徑向間隙配合完好，無明顯滑痕、卡澀缺陷;排查并確認液控蝶閥開關(guān)位置對應(yīng)行程開關(guān)完好，連鎖保護回路正確，接線牢固無松動，動作時間等定值完好，快關(guān)、慢關(guān)時間等調(diào)整正確，液控部分三位四通電磁閥及其電磁回路完好，手動及帶電動作正確。

3.2通過對液控蝶閥油站壓力指示異常的原因分析，排除油站電磁閥內(nèi)漏的可能。

三位四通電磁閥是液壓控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換元件，它利用兩端電磁鐵的吸力來實現(xiàn)閥芯的運動，從而改變油路的通斷，進而實現(xiàn)執(zhí)行元件的換向。見圖4所示，閥芯可實現(xiàn)左位、中位、右位三個位置的變換。當(dāng)閥芯處于中位時，各油口各不相通，電磁閥中位腔室與排油口相通;當(dāng)閥芯處于左位時油路由P口進A口出，同時B口與T口連通排油口;當(dāng)閥芯處于右位時油路由P口進B口出，同時A口與T口連通排油口。液控蝶閥開閥、關(guān)閥動作過程結(jié)束后，三位四通電磁閥均斷電復(fù)位至中位，使活塞缸對應(yīng)的開、關(guān)閥腔室在電磁閥側(cè)完全隔離，且中位腔室連通排油口，完全杜絕開、關(guān)閥壓力油之間通過電磁閥相互串流導(dǎo)致油壓異常的可能。

分析液控蝶閥液控油站就地壓力表隨著環(huán)境溫度高低，會出現(xiàn)隨環(huán)境溫度升高壓力增大的成因，進一步排除三位四通電磁閥側(cè)內(nèi)漏的可能。正是電磁閥側(cè)無內(nèi)漏，對應(yīng)活塞缸開、關(guān)閥腔室壓力油無泄漏點，密閉腔室內(nèi)存油溫升，油體積膨脹而壓力增大，甚至高于母管壓力。

排除電磁閥內(nèi)漏的可能，不存在因此引起油壓乃至液控蝶閥開關(guān)異常的可能。

3.3結(jié)合壓力指示異常現(xiàn)象，判定唯一途徑是活塞缸徑向密封圈泄漏所致。

排除電磁閥內(nèi)漏的情況下，結(jié)合壓力指示異常，進而可以判定唯一途徑是活塞缸徑向密封圈泄漏所致。密封圈泄漏，使得活塞缸上下腔室短路，本該排空的腔室因內(nèi)漏而帶壓，出現(xiàn)壓力指示異?，F(xiàn)象。當(dāng)開、關(guān)閥動作時，因密封圈泄漏導(dǎo)致開關(guān)閥油壓不足，活塞動作不正常最終導(dǎo)致液控蝶閥開關(guān)動作異常，甚至開關(guān)不到位。

當(dāng)密封圈泄漏活塞缸上下腔室短路，開關(guān)閥油壓不足，會導(dǎo)致液控蝶閥開關(guān)動作過程中存在間斷卡頓的遲緩現(xiàn)象。

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第一階段處理及效果

針對壓力指示異常的液控蝶閥活塞缸檢修，更換泄漏的密封圈，消除壓力指示異常的同時，較好解決了液控蝶閥開關(guān)異常問題，大幅減少了發(fā)生頻次。

但是，有的泵組液控蝶閥活塞缸解體檢修發(fā)現(xiàn)密封圈完好無損，即便更換密封圈也不能解決油壓指示異常的問題，也不能解決液控蝶閥開關(guān)異常問題。進一步現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)個別液控蝶閥開閥或關(guān)閥壓力時有時無，且油壓隨環(huán)境溫度正比例變化。

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第二階段原因分析及處理效果

針對個別液控蝶閥開閥或關(guān)閥壓力時有時無現(xiàn)象現(xiàn)場排查，最終發(fā)現(xiàn)是液控蝶閥對應(yīng)關(guān)閥或開閥閥位定位頂絲微量超高帶來活塞桿行程不到位所致。由于活塞桿行程因為頂絲頂著而不能徹底到位，對應(yīng)本該排空的開閥或關(guān)閥腔室內(nèi)依然有少量存油，該部分存油會因為環(huán)境溫度升高體積膨脹而出現(xiàn)油壓指示，環(huán)境溫度下降體積收縮，油壓再消失到0MPa。

通過對應(yīng)定位頂絲調(diào)整，成功消除開閥或關(guān)閥油壓時有時無的異常問題。至此，一旦再次出現(xiàn)開關(guān)閥油壓異常，可以非常明確判定存在活塞缸密封圈泄漏。一旦判定密封圈泄漏要及時更換消除，避免液控蝶閥開關(guān)異常問題。

但是即便沒有開閥或關(guān)閥油壓異常情況，依然還是存在液控蝶閥開關(guān)異常問題。結(jié)合液控蝶閥開關(guān)動作過程中存在間斷卡頓的遲緩現(xiàn)象，觀察對應(yīng)油壓表壓力指示擺動，判定存在供油不連續(xù)、油壓不足。排除油泵本身、熱控及電磁回路問題，只能是電磁閥閥位切換過程存在卡澀所致。

該廠4臺液控蝶閥油站油箱內(nèi)部長期沒有徹底放油清理過，由于廠家設(shè)計制造的油站油箱沒有濾油接口，該廠投產(chǎn)至今從未濾油，僅僅是偶爾進行換油的工作。分析電磁閥卡澀原因，只能是油質(zhì)雜質(zhì)超標所致，經(jīng)過油質(zhì)化驗，顆粒度指標達10級，嚴重超標。分析個別活塞缸密封圈未見明顯損傷而存在密封圈泄漏帶來的油壓異常問題，只能是油中顆粒雜質(zhì)導(dǎo)致密封圈與活塞缸壁貼合不嚴密所致。雖然油質(zhì)顆粒度超標引起活塞桿行程卡澀的可能性很小，但是也不能完全排除，所以油質(zhì)顆粒度超標是問題根源。

最終經(jīng)過對液控蝶閥油站油箱逐臺放油清理，濾油至顆粒度指標合格，消除電磁閥卡澀的問題，液控蝶閥開關(guān)動作過程中存在間斷卡頓的遲緩現(xiàn)象成功解決，至此，液控蝶閥開關(guān)異常問題成功解決，截止2021.01.31日，歷時3個月沒有再發(fā)生液控蝶閥開關(guān)異常問題。

6結(jié)語

6.1發(fā)電廠循環(huán)水泵與出口液壓控制止回蝶閥聯(lián)動控制，液控蝶閥開關(guān)異常危及機組安全。通過對液控蝶閥開關(guān)閥油壓異常原因分析，排除電磁閥內(nèi)漏可能，確定活塞缸密封圈泄漏是液控蝶閥開關(guān)異常的要因之一，通過對開關(guān)閥過程間斷卡頓的遲緩現(xiàn)象排查分析，認定油質(zhì)顆粒度超標導(dǎo)致電磁閥卡澀是液控蝶閥開關(guān)異常的另一要因。通過油箱內(nèi)部清理、濾油、活塞缸密封