汽轮机高压主汽阀（MSV）执行机构常见故障的分析研究

罗振琨，王丹丹

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨150000）

汽轮机阀门控制方式在汽轮机正常安全运行过程中起着至关重要的作用。行之有效的控制方式策略不但能大大提高整台机组的运行效率，也对机组安全可靠的运行提供更好的保障。随着汽轮机控制技术及自动化技术水平的飞速发展，对于汽轮机调节控制方式已经由传统的纯液调控制系统发展为现在电液调节控制系统（DEH），由于其有控制精度高、响应速度快、控制灵活等优点，已经大量应用在汽轮机新机组中，并在逐步取代老式的控制方式，成为目前市面上主流的汽轮机控制方式。

高压主汽阀是蒸汽进入汽轮机的第一道阀门，在常规30 MW以上汽轮机组中高压主汽阀控制方式多为伺服型，30 MW及以下汽轮机组高压主汽阀控制方式多为开关型（图1），由于伺服型高压主汽气阀与调节阀控制方式类似，目前伺服型调节阀故障分析的文章较多，所以本文仅针对30 WM机组以下的开关型高压主汽阀（工作原理：汽轮机挂闸后，AST油压建立，高压主汽阀在高压油的作用下自动开启。当遇到机组超速等危急状况时，AST油压会自动泄掉，从而实现阀门的快关过程[1]）。在调试、运行过程中遇到的常见故障作出研究，并分析具体的解决方法，为汽轮机的安装、调试提供指导帮助。

图1 开关型高压主汽阀执行机构原理图

1 实例分析

1.1高压主汽阀快关问题

某电厂2号汽轮机组在做运行前静态拉阀试验时，发现1号高压主汽阀油动机快关电磁阀带电时，阀门快关时间大约0.4 s，大大超过了机组运行规范所要求的0.15 s内的关闭时间[2]。

针对以上问题，初步分析可能为阀门连接件卡涩、卸荷阀卡涩造成回油不畅、反馈元件（LVDT、行程开关）自身问题。首先检查阀门连接部件是否出现卡涩或磨损。现场通过观察阀杆及操纵座部分，并未发现磨损痕迹，排除机械结构安装配合问题。测量反馈元件，并无接触不良等问题。将卸荷阀拆除观察并清洗后复装，重复试验问题并未解决。

根据DEH系统快关时记录的画面反馈阀位曲线（图2）分析发现，阀门快关时开始关闭速度很快，在1/4阀位时速度突然变慢，影响到整个阀门关闭时间。分析油动机内部结构可知，阀门关闭速度突变拐点处即为油动机刚进入缓冲区阶段，由于缓冲区间隙过小，导致缓冲段回油量也会很小，最终致使油动机快关时在缓冲区的时间过长[3]。

图2 阀门关闭曲线

对油动机进行解体，加工缓冲套外圆，并重复试验，最终实现0.14 s，达到阀门快关时间要求标准。

1.2高压主汽阀开启问题

某电厂135 MW汽轮机汽轮机阀门静态试验时，发现系统挂闸后，2号高压主汽阀不能开启到阀门全开位置，大约在全行程的60%，阀门停止开启。

首先，观察阀门开启过程中运行状态，弹簧座、阀杆等连接部件并无因偏心侧向力发生卡涩，且开启过程中未发现干磨擦现象[4]。因此，可以排除机械结构加工及安装误差的因素的影响。可以考虑油动机内部油路问题，分析可能是由于主汽阀开启到全行程的60%时油动机由于出现泄油点，导致油动机出力不够，有杆腔压力与操纵座弹簧力完全抵消，阀门不能继续克服弹簧力继续开启。由于系统油压为14 MPa，符合系统设计压力值。推断很可能是进油节流孔后存在泄油点，而活动电磁阀、卸荷阀泄油的可能性较大。在测压点安装压力表，测得节流孔后的压力值为8 MPa左右（正常状态应接近于正常压力14 MPa）。

分析可得，节流孔后压差较大，推断油动机有杆腔及连接腔室存在泄油点。

拆下活动电磁阀，并进行带电、失电测试，电磁阀功能一切正常。用酒精清洗电磁阀后重新复装，故障并未解决，排除活动电磁阀影响。拆下卸荷阀阀盖，将阀芯取出，用酒精清洗阀芯及卸荷阀内腔后复装阀芯，重新挂闸，主汽阀可以实现全开到位，故障解除。

分析该故障原因为油循环时未将卸荷阀内的杂质颗粒（铁屑、焊渣等）冲洗干净，导致卸荷阀发生卡涩，保安油建立后不能完全封住油口，油动机出力不够[5]。

2 结束语

在汽轮机调试、运行过程中，阀门经常会出现各种各样的问题，解决这些问题，主要应该依据执行机构的控制原理，进行分析实验，选择科学有效的解决方式。这样可以尽快的排除故障、解决问题。同时，在设备安装过程中，要严格按照生产厂家的指导规范执行。注意运行环境的控制，比如油质必须按照厂家的要求，进行充分的油循环，确保油质在NAS5级以上，才能进行下一阶段的调试工作。这样可以大大减少阀门执行机构在调试运行过程中出现故障的几率。阀门执行机构出现问题时，不能只局限于某一方面进行分析，还要结合油动机内部液压原理、机械结构原理、控制理论方法，从整体角度分析问题。这样才能尽快找到原因所在，快速排除故障。

参考文献：

[1]郭钰峰，徐志强，于达仁.汽轮机调节原理[M].北京:机械工业出版社，2010.

[2]关盼龙.汽轮机超速的原因分析及对策[J].发电设备，2013，27（4）：267-269.

[3]杨 涛.汽轮机主汽门卡涩原因分析[J].新疆电力技术2007，92（1）：41-42.

[4]王运民.电厂汽轮机原理[M].北京:中国电力出版社，2013.

[5]张 健.汽轮机自动主汽门缺陷分析及处理[J].热电技术，2010，106（2）：21-22.