简析再减气动调节门振动的原因及解决办法

刘铁城

[摘要]电厂锅炉再热汽减温水调节门，是调节锅炉再热汽温，保护锅炉再热器的重要设备。再热汽减温水调节门在运行中发生高频振动危害极大，本文通过对气动调节门振动的原因进行分析，结合现场实际，找出主要原因，采取相应措施，最终消除阀门振动。

[关键词]再热汽减温水调节门;振动;要因确定;解决措施

电厂锅炉再热汽减温水调节门也称再热汽事故喷水调节门，是调节锅炉再热汽温的重要设备。根据设计，额定工况下再热汽温度调节通过调整燃烧器摆角和调整烟气挡板实现，调节门处于关闭状态。而实际运行过程中由于煤种变化、锅炉漏风等诸多原因，再减调节门的使用率非常高。再减调节门在燃烧器摆角调整和烟气挡板调整无效的情况下开启，喷水减温，维持再热汽温恒定，保护再热器。

一、调节门高频振动的危害

某电厂再热汽减温水调节门运行中多次出现调节门高频振动，与之连接管道剧烈振动，造成设备损坏。严重的一次将阀杆震断，系统退出备用。为防止再热汽温超温，保证再热器安全，降负荷运行，直接影响电厂效益。振动还可能导致管道断裂，造成机组非停和人身安全事故。

二、再减调节门振动原因分析

再热汽减温水调节门产生振动，原因是多方面的。我对振动原因进行归纳分类，从执行器、阀门本身、被调介质等三方面来阐述。通过原因分析，结合现场实际情况找出主要原因，采取相应措施，问题最终解决。

1、气动执行器的原因：该阀门采用正作用气动执行机构，执行器的定位器采用智能定位器。调节的原理是机组DCS对检测到的再热汽温度与再热汽温设定值的偏差情况进行PID运算，并根据运算结果发出调整指令到定位器。定位器根据DCS给定指令和自身反馈位置计算并动作，使执行机构调整并通过反馈杆将位置信号传递给定位器，当反馈信号与指令信号仍有偏差时，定位器会继续调整，直到执行机构的位置与指令之间不存在偏差。如果定位器灵敏度太高，则系统微小的扰动，就会转换成定位器很大的输出信号。比如再热汽温度的微小的变化令执行器频繁的调整，造成阀门振动。这种振动往往伴随着定位器的频繁进气和排气。此时在保证调节品质的前提下，可适当降低定位器的灵敏度来实现。

定位器连接部件松动或者传动部件锈蚀不灵活，如反馈杆卡涩或松动，受周围其他设备振动影响，反馈信号会产生跳跃性变化，与指令不对应，造成调整频繁，产生跳跃式振荡。连接件松动或卡涩均可通过外观检查发现，此时应检修定位器连接部件，润滑活动部件，以消除松动、卡涩。

由于气动调节门进行调节时受不平衡力作用，气源压力波动会引起整个调节门产生振动，为消除气压波动原因造成阀门的振动，可以对执行器及其供气系统进行检查维修消除漏气。

2、阀门本身的原因;该调节门采用单阀座阀体、阀笼结构，阀笼上有节流孔和平衡孔，通过改变通流面积的大小来控制减温水的流量。该阀门具有结构简单，开关阻力小的特点。

阀门填料压盖拧得太紧，或填料老化、干涩等原因会造成调节阀调节阻力加大。在小信号、小行程时阀门不动作，反馈与指令则有偏差，定位器继续执行开的指令，当阀门突然打开后，行程则远远超过需要的位置，产生开度过头的现象，过头后又进行回调，会使调节阀产生迟滞性振荡，振动曲线近似呈方形波。

3、介质的影响：减温水流过阀门时，由于阀门扰动作用使流体的流向、压力发生变化。调节阀在小开度时，节流口流通面积很小，调节阀前后差压很大，至使减温水在节流口处局部流速增大，压力迅速降低。若局部压力下降到液体在该温度下的饱和压力时，可使液体汽化，形成闪蒸，生成气泡。气泡破裂時形成强大的压力变化和冲击波，此时压力一般可高达几兆帕至几十兆帕，且冲击频率高，破坏性很大。气泡冲击阀芯、阀体，使阀门产生高频的剧烈振动。阀门出现闪蒸时会发出哒哒的响声，频率很高。对于在可能产生闪蒸和汽化工况下运行的阀门，应该选用那些结构设计合理，可以避免闪蒸的阀门，或在调节阀下游安装合适的节流环，减少流体流速变化率，避免形成闪蒸。

4、结合现场，确定要因。通过在现场认真仔细的观察，发现振动最易出现在再热汽减温水调阀初始开启时。在振动初期门杆上下跳动，频率突然增快，随即阀体和连接管道剧烈振动，并发出哒哒的响声，频率很高，势如风镐。开度在1%—7%时出现的机率很高，在开度大于10%以上时此种现象出现的机率很低。通过振动特征确认闪蒸是造成调节门高频振动的主要原因。

三、针对原因，采取措施

1、针对气动执行器方面的原因，在保证再热汽温达标的前提下，调整阀门执行器定位器的死区，降低响应时间，适当降低定位器的灵敏度，减少执行器调整的频率。检修定位器连接部件，润滑活动部件，消除部件卡涩、松动并做好防松措施。检查执行器及其供气管路，消除漏气，减小气压波动。

2、针对阀门方面的原因，更换盘根，调整阀门盘根预紧力，在保证门杆不漏汽的情况下降低盘根预紧力，减小调节阀动作阻力。并对阀门支架进行加固。通过调整定位器灵敏度、检修执行器，加固管系支撑、调整阀门盘根预紧力等措施实施，起到一定的效果，效果均不明显，调节门高频振动时常发生。

3、为防止出现闪蒸，利用检修机会，在调节门下游安装了一台手动节流阀。节流阀起到一定的节流作用，相当于安装一个可调的节流环，使流体速度分次提高，减少流速变化率，同时提高了气动调节门后的压力。通过反复调整节流阀的开度，发现节流阀在开度小于50%时，振动现象基本消除。由于在调节门后加装了节流门，降低了调节阀调节的灵敏性。为了消除加装节流门带来的负效应，后来通过更换阀笼使问题得到解决。该阀笼通过优化设计，增加了节流孔的数量，减小了节流孔的直径并改变了节流孔的布局。更换阀笼后提高了调节门内介质流速的均匀性，避免了局部高速，使流体压力保持在该温度下的饱和压力以上，避开形成闪蒸的条件。更换阀笼后手动节流阀全开，振动也没有发生。

四、结束语

综上所述，再减调整门振动的原因是多方面的。有时振动是由几种因素混和叠加的结果，闪蒸是本文所述阀门发生振动的主要原因，阀门卡涩与定位器灵敏度过高是出现闪蒸的诱因并促进其发展。处理问题要抓住主要原因，多方采取措施，就会收到效果。制定措施一定要针对主要原因，做到有的放矢，才能解决问题。

参考文献

[1]《调节阀实用技术》.第1版.陆培文主编.机械工业出版社

[2]《调节阀手册》第二版 林秋鸿等翻译，詹姆斯W·哈奇森主编.化学工业出版社出版.