關(guān)于氣體渦街流量計(jì)卡澀問(wèn)題分析及處理措施

摘要:某發(fā)電廠(chǎng)1號(hào)機(jī)運(yùn)行期間，氣體渦街流量計(jì)CV2活動(dòng)試驗(yàn)出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。通過(guò)分析氣體渦街流量計(jì)卡澀的原因，結(jié)合該廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，列出了對(duì)氣體渦街流量計(jì)卡澀現(xiàn)象處理過(guò)程及采取的相應(yīng)防范措施，徹底解決了氣體渦街流量計(jì)的卡澀問(wèn)題。
汽輪機(jī)氣體渦街流量計(jì)卡澀是火力發(fā)電廠(chǎng)常見(jiàn)的故障之一，其危害*大。正常運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)負(fù)荷調(diào)均靠氣體渦街流量計(jì)來(lái)控制，且目前國(guó)內(nèi)較多數(shù)大功率機(jī)組不得不進(jìn)行快速深度變負(fù)荷運(yùn)行來(lái)緩解電網(wǎng)的調(diào)峰壓力。啟機(jī)過(guò)程中，氣體渦街流量計(jì)的卡澀會(huì)造成汽輪機(jī)變速不穩(wěn)，若遇上機(jī)組發(fā)生故障時(shí)或甩負(fù)荷時(shí)，氣體渦街流量計(jì)出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象嚴(yán)重的將發(fā)生飛車(chē)的重大事故。
某發(fā)電廠(chǎng)汽輪機(jī)采用東方汽輪機(jī)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(jī)，型號(hào):N1000－26．25/600/600。汽輪機(jī)配有2個(gè)高壓主汽閥、2個(gè)氣體渦街流量計(jì)及2個(gè)中壓聯(lián)合汽閥。高壓主汽閥和氣體渦街流量計(jì)焊接在一起，懸吊在機(jī)頭前的運(yùn)行層下。
1氣體渦街流量計(jì)卡澀現(xiàn)象判斷
2016年06月13日09時(shí)52分，1號(hào)機(jī)組高調(diào)閥活動(dòng)試驗(yàn)，負(fù)荷817MW，進(jìn)汽壓力20.67MPa，進(jìn)汽溫度578℃，高調(diào)閥CV2指令41%，反饋63%不變，09時(shí)55分調(diào)門(mén)關(guān)閉至41%，后續(xù)指令正常;22時(shí)09分負(fù)荷830MW，進(jìn)汽壓力22.09MPa，進(jìn)汽溫度586℃，高調(diào)閥CV2指令36%，反饋46%不變，22時(shí)12分高調(diào)閥CV2指令33%后反饋恢復(fù)正常。
2016年06月14日16時(shí)36分，1號(hào)機(jī)組高調(diào)閥進(jìn)行活動(dòng)試驗(yàn)，負(fù)荷970MW，進(jìn)汽壓力24.60MPa，進(jìn)汽溫度574℃，高調(diào)閥CV2指令85%，反饋92%不變，16時(shí)53分高調(diào)閥CV2反饋緩慢關(guān)至85%后快速關(guān)回至24%，主汽壓力*高被憋至28.5MPa，爐側(cè)28.8MPa，PCV閥動(dòng)作，16∶57分關(guān)閉PCV閥后逐漸恢復(fù)，見(jiàn)圖1。

從圖1的DCS畫(huà)面上可以看出，氣體渦街流量計(jì)指令曲線(xiàn)與氣體渦街流量計(jì)反饋曲線(xiàn)不同步，發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象后，運(yùn)行人員立即前往就地檢查，氣體渦街流量計(jì)反饋桿未出現(xiàn)脫落、斷裂等擾亂判斷的因素，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)活動(dòng)試驗(yàn)，*終得出結(jié)論1號(hào)機(jī)氣體渦街流量計(jì)CV2出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。
2氣體渦街流量計(jì)卡澀問(wèn)題分析
氣體渦街流量計(jì)卡澀問(wèn)題有多方面原因造成，為找出氣體渦街流量計(jì)卡澀的根本原因，該電廠(chǎng)從液控系統(tǒng)、蒸汽品質(zhì)、外界影響因素及閥門(mén)內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面逐項(xiàng)進(jìn)行分析。
1)氣體渦街流量計(jì)控制系統(tǒng)
氣體渦街流量計(jì)的開(kāi)啟、關(guān)閉主要依靠DEH油系統(tǒng)的油壓實(shí)現(xiàn)。氣體渦街流量計(jì)開(kāi)啟時(shí)，通過(guò)油動(dòng)機(jī)注入壓力油頂起執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)氣體渦街流量計(jì)的閥桿和閥碟向上動(dòng)作，氣體渦街流量計(jì)完成開(kāi)啟動(dòng)作。氣體渦街流量計(jì)在開(kāi)啟的同時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)操縱座彈簧運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái)。氣體渦街流量計(jì)關(guān)閉時(shí)，先通過(guò)DEH系統(tǒng)發(fā)出指令，泄掉油動(dòng)機(jī)活塞腔室的壓力油，操縱座彈簧的彈性勢(shì)能釋放，驅(qū)動(dòng)氣體渦街流量計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)氣體渦街流量計(jì)的閥桿和閥碟向下運(yùn)動(dòng)，氣體渦街流量計(jì)完成關(guān)閉動(dòng)作。若DEH系統(tǒng)油質(zhì)不合格，導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)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)影響氣體渦街流量計(jì)的正常關(guān)閉動(dòng)作。通過(guò)對(duì)DEH油系統(tǒng)的取樣、化驗(yàn)得出結(jié)論:該廠(chǎng)DEH油質(zhì)NAS5級(jí)，大于50μm粒徑的顆粒沒(méi)有，滿(mǎn)足DL/T571－2014標(biāo)準(zhǔn)要求，DEH油內(nèi)含水值48ppmm，符合要求。由此可以判斷DEH油質(zhì)未對(duì)氣體渦街流量計(jì)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(jī)側(cè)蒸汽管道、閥門(mén)、汽輪機(jī)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(yán)密性及動(dòng)作的靈活性。通過(guò)汽水監(jiān)督的取樣、化驗(yàn)得出結(jié)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(xiàn)象導(dǎo)致氣體渦街流量計(jì)卡澀。
3)外界因素及閥門(mén)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析氣體渦街流量計(jì)周邊溫度大幅度變化，導(dǎo)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(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)檢查閥體周?chē)匚闯霈F(xiàn)脫開(kāi)、裂紋、脫落等現(xiàn)象，查閱DCS閥門(mén)溫度監(jiān)控曲線(xiàn)，基本無(wú)異常波動(dòng)，可以排除外界因素導(dǎo)致的閥門(mén)卡澀現(xiàn)象。
為了進(jìn)一步找出氣體渦街流量計(jì)卡澀的原因，該廠(chǎng)于2016年09月26日對(duì)1號(hào)機(jī)組打閘停機(jī)，針對(duì)氣體渦街流量計(jì)卡澀現(xiàn)象進(jìn)行了一系列的檢修作業(yè)工作。
3氣體渦街流量計(jì)檢修情況
針對(duì)氣體渦街流量計(jì)卡澀現(xiàn)象，在本次檢修中重點(diǎn)對(duì)易產(chǎn)生氧化皮的閥桿、閥芯進(jìn)行了全面排查，氣體渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

由圖2可以看出，易產(chǎn)生卡澀現(xiàn)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(cè)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(biāo)準(zhǔn)值，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)局部卡澀現(xiàn)象。
2)檢查中發(fā)現(xiàn)閥芯、閥桿均存在局部偏磨現(xiàn)象，在閥芯表面發(fā)現(xiàn)大量氧化皮層，但是在閥桿表面未發(fā)現(xiàn)明顯的氧化皮層。
4氣體渦街流量計(jì)卡澀情況分析
氣體渦街流量計(jì)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(xiàn)象。
1)動(dòng)靜部分間隙減小現(xiàn)象分析在閥芯表面產(chǎn)生了大量的氧化皮層，是導(dǎo)致閥芯配合間隙減小的根本原因。在閥桿部位未發(fā)現(xiàn)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(jī)廠(chǎng)將氣體渦街流量計(jì)芯組件整體拉回廠(chǎng)進(jìn)行檢查處理。
氣體渦街流量計(jì)閥套材質(zhì)為:2Cr12NiMo1W1V，其淬火溫度:980～1040℃，油回火溫度:650～750℃;內(nèi)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(xiàn)象發(fā)生。
通過(guò)氣體渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)可以看出，在閥套與司太立合金內(nèi)襯套組合形式上采用的是鑲嵌形式，實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，該組合件長(zhǎng)期處在高溫、高壓環(huán)境下，兩種材質(zhì)的應(yīng)力釋放能力不相同，長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力釋放及相互作用導(dǎo)致司太立合金襯套內(nèi)徑變小，*終造成閥桿與閥套配合間隙(D2)減小。
2)閥門(mén)部件偏磨現(xiàn)象分析氣體渦街流量計(jì)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(xiàn)象，閥桿通過(guò)導(dǎo)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(duì)中性不易保證，從而導(dǎo)致閥桿在運(yùn)行過(guò)程中橫向受力，出現(xiàn)偏磨現(xiàn)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(nèi)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(nèi)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(dá)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(dá)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(shù)據(jù)如表2。

4)優(yōu)化閥桿與閥座的對(duì)中性，由于原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，閥桿與閥座的對(duì)中性不易保證，此次加工新導(dǎo)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(dǎo)向十字套結(jié)構(gòu)自身能夠保證閥桿的定位及對(duì)中，如圖3。

2016年11月02日，1號(hào)機(jī)組啟機(jī)運(yùn)行，高調(diào)閥CV2活動(dòng)性試驗(yàn)合格，任何行程開(kāi)關(guān)自如無(wú)卡澀，機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行后，高調(diào)閥CV2各項(xiàng)性能試驗(yàn)均合格，該廠(chǎng)高調(diào)閥卡澀現(xiàn)象得到了徹底的解決。
6結(jié)束語(yǔ)
氣體渦街流量計(jì)卡澀在火力發(fā)電廠(chǎng)中是汽輪機(jī)常見(jiàn)的問(wèn)題之一，造成氣體渦街流量計(jì)卡澀的原因有很多，一般在機(jī)組啟停過(guò)程中容易出現(xiàn)，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以及時(shí)對(duì)比分析，查找原因并采取措施減少氣體渦街流量計(jì)卡澀情況對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行是至關(guān)重要的。希望本文對(duì)解決電廠(chǎng)氣體渦街流量計(jì)卡澀情況能夠起到一定的借鑒作用。

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