引言

閥門在電廠各個系統(tǒng)中被稱之為"咽喉",一旦閥門出現(xiàn)故障就會影響設備運行功能的實現(xiàn)并引發(fā)泄漏,輕則造成經(jīng)濟性的下降,重則對后續(xù)運行帶來嚴重影響。浙江某電廠兩臺1030MW機組的除氧器事故放水氣動閥、溢放水電動調節(jié)閥旁路氣動閥為東方鍋爐有限公司配供的加拿大威蘭有限公司生產(chǎn)氣動閘閥,分別布置在汽機房26m層和0m層,控制方式為失氣開,正常運行中兩閥門為常關狀態(tài),氣缸長度約1.5m。從2014年7月和9月投入運行以來,啟停機過程中曾經(jīng)多次出現(xiàn)卡澀,平均每啟停機一次就出現(xiàn)一次閥門卡澀,且經(jīng)過多次檢修調整均無法徹底解決卡澀的問題。除氧器事故放水氣動閥和除氧器溢放水電動調節(jié)閥旁路氣動閥均為事故狀態(tài)下緊急放水使用,一旦發(fā)生除氧器滿水事故,而此兩閥門卡澀無法開啟,會導致除氧器滿水及汽輪機進水的惡性事故發(fā)生,后果極端嚴重,且除氧器布置于集控層上方,一旦發(fā)生滿水溢出,高溫汽水會對控制人員和巡檢人員的人身安全和運行中的電氣設備產(chǎn)生極大的威脅。

1原因分析

閥門卡澀的現(xiàn)象比較常見,表面現(xiàn)象僅為卡澀,但其實引起卡澀的原因多種多樣,而且常會有幾種原因同時導致一個閥門出現(xiàn)卡澀故障。針對氣動閘閥,主要有以下幾種常見原因會引起閥門出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象:

(1)閥芯移動的導向槽處存在異物:

(2)閥芯、閥座結合面處有異物:

(3)盤根螺栓緊固力矩過大:

(4)氣缸密封件破損漏氣:

(5)閥門裝復時閥蓋偏斜,出現(xiàn)填料函/填料壓蓋、閥桿不同心現(xiàn)象:

(6)上下閥桿連接套損壞,致使上下閥桿脫開:

(7)閥門前后流體壓差過大。

2015年11月該電廠#1機在停機檢修隔離時,首次出現(xiàn)除氧器事故放水氣動閥和除氧器溢放水旁路氣動閥卡澀現(xiàn)象,經(jīng)維護人員用撬棒加力撬動閥桿上下連接套后開啟閥門,其后調試未見異常。后在次年停機檢修時又出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象,經(jīng)檢修單位解體檢查、調整,暫時消除了卡澀現(xiàn)象。

在之后的運行過程中,兩臺機的四個閥門幾乎每次啟停機時均會出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象,經(jīng)多次檢修調整均未徹底消除缺陷。鑒于此四個閥門的重要性,為保證機組運行時人身和設備安全,原計劃對兩臺機的四個閥門進行更換,將氣動閘閥更換為電動截止閥,費用約為130萬元。但在對閥門進行更換論證的過程中,技術人員仔細查閱圖紙資料和分析研究,并結合檢修情況和每次卡澀故障處理時僅僅是維護人員用撬棒加力就能開啟的實際情況,對此型號的氣動閘閥卡澀原因做出如下分析:

因兩閥門型式均為閘閥(圖1),其主要由閥體、閥座、閥芯、閥蓋和閥桿組成,由閥桿帶動閥芯上下運動來實現(xiàn)閥門的開關。初步分析卡澀的原因可能為:冷態(tài)時,閥門在關閉位置,閥芯與閥座密封面接觸密封。機組運行時,因管道與水流溫度均提升至逾180℃,使閥芯與閥座都產(chǎn)生了微量的膨脹,而閥門本身的結構決定了閥座只能向內膨脹、閥芯向外膨脹,從而產(chǎn)生的最終結果為一閥座對兩塊楔形閥芯產(chǎn)生了一定的壓縮。當集控運行人員發(fā)出開閥指令時,氣源控制電磁閥失電復位,斷開了氣缸與儀用壓縮空氣進氣通道,并使氣缸泄壓,在彈簧力的作用下,推動彈簧壓板、帶動活塞、閥桿閥芯進行開閥動作。這時如果彈簧力不足以克服閥座和閥芯的滑動摩擦力,就無法推動活塞和閥芯閥桿進行開閥動作,就產(chǎn)生了閥門卡澀現(xiàn)象,而處理時的撬棒加力正是用來輔助增加彈簧力。綜上所述,我們推斷可能是彈簧的力不足而造成閥門無法正常開啟。

2解決方案

查明了閥門卡澀主要是彈簧力不足以克服閥芯和閥座的滑動摩擦力所致的這個原因后,經(jīng)過現(xiàn)場查看和圖紙對照,發(fā)現(xiàn)在閥門的下氣缸處有進氣接口(現(xiàn)場用絲堵封閉)。針對這個現(xiàn)狀,我們設計了一套方案,對原閥門控制氣源管路進行改進,保留原氣缸的進氣管路,同時在氣缸的活塞下部加裝一路進氣管路。在開閥時,活塞下部進氣推動活塞,幫助彈簧反彈而達到快速開啟閥門的效果(圖2)。

改進前后氣缸進氣管路示意圖如圖3所示。

原氣缸控制原理如下:

(1)當運行人員發(fā)出關閥指令時,氣源控制電磁閥帶電,接通氣缸與儀用空氣回路,氣缸開始進氣并推動活塞向閥體方向運動,帶動閥桿和閥芯進行關閥動作。由于活塞上部連接了活塞連桿并裝有彈簧壓板,同時也會帶動彈簧壓板對彈簧進行壓縮。

(2)當運行人員發(fā)出開閥指令時,氣源控制電磁閥失電復位,斷開了氣缸與儀用空氣回路,氣缸泄壓,在壓縮后彈簧彈力的作用下,推動彈簧壓板、帶動活塞、閥桿閥芯進行開閥動作。

改進后氣缸控制原理如下:

(1)閥門關閉時,電磁閥1、電磁閥2帶電,上氣缸與儀用氣連通,上氣缸進氣,下氣缸排氣同時壓縮彈簧(此部分控制原理與改造前一致)。

(2)閥門開啟時,電磁閥1、電磁閥2失電,上氣缸排氣,下氣缸進氣,推動活塞運動,幫助彈簧反彈。

對比改進前后氣缸控制原理可以發(fā)現(xiàn),在運行操作上和檢修工作中均未產(chǎn)生較大改變,但提升了閥門的可靠性和機組運行的安全性。

3結語

在對除氧器事故放水氣動閥和除氧器溢放水電動閥氣動旁路閥下氣缸加裝了過濾器和控制電磁閥后,閥門能在所有工況下開關自如,在之后的啟停機過程中均未出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象,達到了改進的預期目的,同時保證了機組的安全運行,防止了人身傷害事故的發(fā)生。相對于更換閥門而言,可以節(jié)省120多萬元的改造費用。

在電廠工作中,安全永遠是第一位的,如何使用較小的投入產(chǎn)生較大的收益,保證機組的安全穩(wěn)定運行是我們需要不斷探索、發(fā)現(xiàn)并持續(xù)改進的。