機組壓縮空氣流量計卡澀分析及處理

摘要:某發(fā)電廠(chǎng)1號機運行期間，壓縮空氣流量計CV2活動(dòng)試驗出現卡澀現象。通過(guò)分析壓縮空氣流量計卡澀的原因，結合該廠(chǎng)現場(chǎng)的實(shí)際情況，列出了對壓縮空氣流量計卡澀現象處理過(guò)程及采取的相應防范措施，徹底解決了壓縮空氣流量計的卡澀問(wèn)題。
汽輪機壓縮空氣流量計卡澀是火力發(fā)電廠(chǎng)常見(jiàn)的故障之一，其危害極大。正常運行時(shí)汽輪機負荷調均靠壓縮空氣流量計來(lái)控制，且目前國內較多數大功率機組不得不進(jìn)行快速深度變負荷運行來(lái)緩解電網(wǎng)的調峰壓力。啟機過(guò)程中，壓縮空氣流量計的卡澀會(huì )造成汽輪機變速不穩，若遇上機組發(fā)生故障時(shí)或甩負荷時(shí)，壓縮空氣流量計出現卡澀現象嚴重的將發(fā)生飛車(chē)的重大事故。
某發(fā)電廠(chǎng)汽輪機采用東方汽輪機廠(chǎng)優(yōu)化型1000MW單軸、沖動(dòng)式、四缸四排汽、一次中間再熱凝汽式汽輪機，型號:N1000－26．25/600/600。汽輪機配有2個(gè)高壓主汽閥、2個(gè)壓縮空氣流量計及2個(gè)中壓聯(lián)合汽閥。高壓主汽閥和壓縮空氣流量計焊接在一起，懸吊在機頭前的運行層下。
1壓縮空氣流量計卡澀現象判斷
2016年06月13日09時(shí)52分，1號機組高調閥活動(dòng)試驗，負荷817MW，進(jìn)汽壓力20.67MPa，進(jìn)汽溫度578℃，高調閥CV2指令41%，反饋63%不變，09時(shí)55分調門(mén)關(guān)閉至41%，后續指令正常;22時(shí)09分負荷830MW，進(jìn)汽壓力22.09MPa，進(jìn)汽溫度586℃，高調閥CV2指令36%，反饋46%不變，22時(shí)12分高調閥CV2指令33%后反饋恢復正常。
2016年06月14日16時(shí)36分，1號機組高調閥進(jìn)行活動(dòng)試驗，負荷970MW，進(jìn)汽壓力24.60MPa，進(jìn)汽溫度574℃，高調閥CV2指令85%，反饋92%不變，16時(shí)53分高調閥CV2反饋緩慢關(guān)至85%后快速關(guān)回至24%，主汽壓力最高被憋至28.5MPa，爐側28.8MPa，PCV閥動(dòng)作，16∶57分關(guān)閉PCV閥后逐漸恢復，見(jiàn)圖1。

從圖1的DCS畫(huà)面上可以看出，壓縮空氣流量計指令曲線(xiàn)與壓縮空氣流量計反饋曲線(xiàn)不同步，發(fā)現該現象后，運行人員立即前往就地檢查，壓縮空氣流量計反饋桿未出現脫落、斷裂等擾亂判斷的因素，經(jīng)過(guò)多次反復活動(dòng)試驗，最終得出結論1號機壓縮空氣流量計CV2出現卡澀現象。
2壓縮空氣流量計卡澀問(wèn)題分析
壓縮空氣流量計卡澀問(wèn)題有多方面原因造成，為找出壓縮空氣流量計卡澀的根本原因，該電廠(chǎng)從液控系統、蒸汽品質(zhì)、外界影響因素及閥門(mén)內部結構等方面逐項進(jìn)行分析。
1)壓縮空氣流量計控制系統
壓縮空氣流量計的開(kāi)啟、關(guān)閉主要依靠DEH油系統的油壓實(shí)現。壓縮空氣流量計開(kāi)啟時(shí)，通過(guò)油動(dòng)機注入壓力油頂起執行機構，執行機構向上運動(dòng)，從而帶動(dòng)壓縮空氣流量計的閥桿和閥碟向上動(dòng)作，壓縮空氣流量計完成開(kāi)啟動(dòng)作。壓縮空氣流量計在開(kāi)啟的同時(shí)，執行機構帶動(dòng)操縱座彈簧運動(dòng)壓縮彈簧，將一部分動(dòng)能轉化為彈簧的彈性勢能儲存起來(lái)。壓縮空氣流量計關(guān)閉時(shí)，先通過(guò)DEH系統發(fā)出指令，泄掉油動(dòng)機活塞腔室的壓力油，操縱座彈簧的彈性勢能釋放，驅動(dòng)壓縮空氣流量計執行機構向下運動(dòng)，從而帶動(dòng)壓縮空氣流量計的閥桿和閥碟向下運動(dòng)，壓縮空氣流量計完成關(guān)閉動(dòng)作。若DEH系統油質(zhì)不合格，導致油動(dòng)機伺服閥堵塞，在閥門(mén)關(guān)閉過(guò)程中不能正常泄油，則會(huì )影響壓縮空氣流量計的正常關(guān)閉動(dòng)作。通過(guò)對DEH油系統的取樣、化驗得出結論:該廠(chǎng)DEH油質(zhì)NAS5級，大于50μm粒徑的顆粒沒(méi)有，滿(mǎn)足DL/T571－2014標準要求，DEH油內含水值48ppmm，符合要求。由此可以判斷DEH油質(zhì)未對壓縮空氣流量計控制元件造成堵塞、銹蝕等影響。
2)蒸汽品質(zhì)分析
蒸汽品質(zhì)是指蒸汽的潔凈程度，通常用單位質(zhì)量蒸汽中所含雜質(zhì)的總量來(lái)表示，若飽和蒸汽中含有鹽分、雜質(zhì)較多，會(huì )引起汽輪機側蒸汽管道、閥門(mén)、汽輪機通流部分的雜質(zhì)沉淀，若鹽分在閥門(mén)處沉積，直接會(huì )影響閥門(mén)的嚴密性及動(dòng)作的靈活性。通過(guò)汽水監督的取樣、化驗得出結論:該廠(chǎng)的汽水品質(zhì)均合格，可以排除蒸汽品質(zhì)不良引起的積鹽、積垢現象導致壓縮空氣流量計卡澀。
3)外界因素及閥門(mén)內部結構分析壓縮空氣流量計周邊溫度大幅度變化，導致閥體溫度急劇變化產(chǎn)生動(dòng)靜部位膨脹不均勻，會(huì )造成閥門(mén)卡澀現象?，F場(chǎng)檢查閥體周?chē)匚闯霈F脫開(kāi)、裂紋、脫落等現象，查閱DCS閥門(mén)溫度監控曲線(xiàn)，基本無(wú)異常波動(dòng)，可以排除外界因素導致的閥門(mén)卡澀現象。
為了進(jìn)一步找出壓縮空氣流量計卡澀的原因，該廠(chǎng)于2016年09月26日對1號機組打閘停機，針對壓縮空氣流量計卡澀現象進(jìn)行了一系列的檢修作業(yè)工作。
3壓縮空氣流量計檢修情況
針對壓縮空氣流量計卡澀現象，在本次檢修中重點(diǎn)對易產(chǎn)生氧化皮的閥桿、閥芯進(jìn)行了全面排查，壓縮空氣流量計結構見(jiàn)圖2。

由圖2可以看出，易產(chǎn)生卡澀現象的部位位于閥桿與閥套之間(D2)、閥芯與閥套之間(D1)，且在閥桿與閥套之間(D2)處鑲嵌有一層司太立合金材質(zhì)襯套，該襯套通過(guò)過(guò)盈配合與閥套鑲嵌組合在一起。檢修中測量了D1、D2處間隙，如表1。

1)由上表可以看出，閥芯與閥套間隙(D1)、閥桿與閥套間隙(D2)明顯小于標準值，導致運行時(shí)出現局部卡澀現象。
2)檢查中發(fā)現閥芯、閥桿均存在局部偏磨現象，在閥芯表面發(fā)現大量氧化皮層，但是在閥桿表面未發(fā)現明顯的氧化皮層。
4壓縮空氣流量計卡澀情況分析
壓縮空氣流量計卡澀的根本原因在于閥體動(dòng)靜部分配合間隙減小，閥桿、閥芯存在局部偏磨現象。
1)動(dòng)靜部分間隙減小現象分析在閥芯表面產(chǎn)生了大量的氧化皮層，是導致閥芯配合間隙減小的根本原因。在閥桿部位未發(fā)現明顯的氧化皮層，為了解其動(dòng)靜間隙減小的原因，東方汽輪機廠(chǎng)將壓縮空氣流量計芯組件整體拉回廠(chǎng)進(jìn)行檢查處理。
壓縮空氣流量計閥套材質(zhì)為:2Cr12NiMo1W1V，其淬火溫度:980～1040℃，油回火溫度:650～750℃;內襯套材質(zhì)為司太立合金，其金屬性質(zhì)與2Cr12NiMo1W1V性質(zhì)完全不同，通過(guò)理論分析及工程實(shí)例證明司太立合金能夠更好地防止高溫氧化現象發(fā)生。
通過(guò)壓縮空氣流量計結構可以看出，在閥套與司太立合金內襯套組合形式上采用的是鑲嵌形式，實(shí)際運用過(guò)程中，該組合件長(cháng)期處在高溫、高壓環(huán)境下，兩種材質(zhì)的應力釋放能力不相同，長(cháng)時(shí)間的應力釋放及相互作用導致司太立合金襯套內徑變小，最終造成閥桿與閥套配合間隙(D2)減小。
2)閥門(mén)部件偏磨現象分析壓縮空氣流量計動(dòng)態(tài)部分(閥桿、閥芯)與靜態(tài)部分(閥套)配合在自由狀態(tài)下不存在碰磨現象，閥桿通過(guò)導向十字套與操縱座連接在一起，在安裝過(guò)程中，閥桿與操縱座的對中性不易保證，從而導致閥桿在運行過(guò)程中橫向受力，出現偏磨現象。
5處理方案和效果
1)為了消除司太立合金襯套滑出和內徑減小的可能，東汽廠(chǎng)家將原襯套鑲嵌形式更換成了噴涂形式，即在襯套內表面通過(guò)噴涂堆焊一層厚度約0.5mm的司太立合金來(lái)達到防止高溫氧化的作用。
2)閥芯表面存在大量氧化皮，通過(guò)打磨加工將氧化皮全部清理干凈后，在閥芯表面堆焊一層厚度約0.5mm的司太立合金來(lái)達到防止高溫氧化的作用。
3)將原閥桿、閥芯的外徑尺寸減小，使閥芯與閥套配合間隙(D1)、閥桿與閥套配合間隙(D2)增大，減小其卡澀的可能性，具體數據如表2。

4)優(yōu)化閥桿與閥座的對中性，由于原設計結構，閥桿與閥座的對中性不易保證，此次加工新導向十字套減小了套環(huán)與閥桿的配合間隙，同時(shí)增加套環(huán)與操縱座套筒的配合，優(yōu)化后的導向十字套結構自身能夠保證閥桿的定位及對中，如圖3。

2016年11月02日，1號機組啟機運行，高調閥CV2活動(dòng)性試驗合格，任何行程開(kāi)關(guān)自如無(wú)卡澀，機組并網(wǎng)運行后，高調閥CV2各項性能試驗均合格，該廠(chǎng)高調閥卡澀現象得到了徹底的解決。
6結束語(yǔ)
壓縮空氣流量計卡澀在火力發(fā)電廠(chǎng)中是汽輪機常見(jiàn)的問(wèn)題之一，造成壓縮空氣流量計卡澀的原因有很多，一般在機組啟停過(guò)程中容易出現，嚴重影響機組的安全穩定運行。所以及時(shí)對比分析，查找原因并采取措施減少壓縮空氣流量計卡澀情況對機組穩定運行是至關(guān)重要的。希望本文對解決電廠(chǎng)壓縮空氣流量計卡澀情況能夠起到一定的借鑒作用。

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