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危急保安系統隔膜閥故障分析及防範措施

時間:2017-4-24 13:19:57 來源:溫州尼威閥門 浏覽數:1972

1 隔膜閥的結構及運行原理

汽輪機采用數字電液控制系統,其中液動隔膜閥(以下簡稱隔膜閥)是聯系控制油保安油路與潤滑油危急遮斷油路的關鍵部件,當手動打閘或者主機超速、潤滑油系統危急遮斷油洩去時,隔膜閥上部油壓随之洩去,閥杆迅速上移,使控制系統保安油與回油連通而洩壓,自動主汽門及調節汽門快速關閉,機組停機。

其主要部件為閥頭(上閥蓋、膜片、下閥蓋、彈簧托盤、彈簧)、閥杆、調整螺母和閥體。膜片的額定工作壓力為0.69~0.75 MPa,膜片上部建立油壓後,膜片向下運動,在克服彈簧彈力的同時推動閥杆下移,使閥門關閉;膜片上部失去壓力時彈簧反彈帶動閥杆上移,閥門迅速打開。

2 故障現象

(1)閥蓋密封面洩漏。隔膜閥閥頭由上、下閥蓋及膜片用螺栓緊固組成,上閥蓋與膜片之間的腔室内引入主機潤滑油系統危急遮斷油,此密封面自機組投産後持續發生洩漏,多次處理效果不佳。

(2)膜片破裂造成油壓消失,隔膜閥打開。隔膜閥膜片破裂,潤滑油流至高溫管道,隻得停機更換新膜片。事後檢查發現膜片與彈簧托盤接觸的部位有一個直徑3 mm的穿孔。

3 原因分析

(1)調整油壓的調整門(用于洩壓)為針型閥,由于受震動等因素的影響,運行中會逐漸關閉,導緻油壓緩慢上升,如調整不及時,就使膜片在0.80~0.85 MPa超壓下運行,加速了膜片的損壞。另外主機在做超速試驗時,轉數升至3 300 r/min左右,由于調整不及時,隔膜閥油壓曾經升高到0.9 MPa,造成短時超壓。

(2) 上下閥蓋密封面設計寬度偏小。檢查發現,洩漏膜片的有效密封寬度(擠壓變形部分)整體小于5 mm,最窄處僅2 mm。

(3) 上下閥蓋闆材厚度僅5 mm,按上閥蓋有效直徑240 mm、油壓0.8 MPa計算,承受壓力約為36 170 N,閥蓋闆材受力變形,上下閥蓋的密封平面産生内張口,使密封面進一步變窄,洩漏加劇。

(4)膜片安裝工藝不合理。檢修人員不熟悉隔膜閥的結構原理,在安裝新膜片時,未采取松開調整螺母使彈簧失去作用力的措施,而是在隔膜閥打開的狀态下進行。由于彈簧托盤處于高位,膜片與上閥蓋接觸,卻與下閥蓋存在20 mm的間隙。為了讓三者緊固在一起,必須用長杆螺栓強行連接(目的是克服彈簧的彈力),此時膜片的螺栓孔受到拉扯變形,容易導緻損傷,并且其螺栓孔的位置相對于閥蓋的螺栓孔向内側偏移并變為橢圓,密封面變窄,密封效果變差。

(5) 膜片的膠質部分存在氣泡,内部有分層現象,而檢修人員在更換前檢查不細,未能及時發現,安裝後遺留下故障隐患。

(6)膜片意外損傷。存放、安裝過程中未妥善保護膜片,膜片接觸腐蝕性液體或者與工具、零部件(比如彈簧托盤存在凸起的邊角)的尖銳部分碰撞、擠壓,損傷、劃傷膜片表面,未能及時處理,造成洩漏隐患。

4 防範措施

(1) 杜絕膜片超壓運行。運行人員應加強監視,發現油壓超标應立即通知檢修人員校驗壓力表。在确認油壓升高後,應緩慢旋關調整門,将壓力穩定在額定範圍内。特别要注意在機組升速以及主機超速試驗中,派專人負責就地監視油壓并及時調整。

(2)改造上下閥蓋。經過論證和實驗,在保持控制油系統保安油壓不變和不影響隔膜閥特性的情況下,模仿原零件設計形式新加工閥蓋,将厚度增加到10 mm,密封面寬度向内擴展增加到10 mm。此項措施分别于2003,2004年在1,2号機上實施,效果良好,至今未發生洩漏。

(3)完善膜片安裝工藝。更換膜片前,首先測量、記錄調整螺母的外露尺寸,将其向下旋出,使彈簧自由、彈簧托盤處于最低位置。此刻安裝膜片,不再有間隙存在,可以對稱均勻地緊固螺栓。安裝完畢後,将調整螺母向上旋進至原來位置。

(4)仔細驗貨,杜絕使用不合格産品。膜片要妥善保管存放;安裝過程中要注意不使膜片受到碰撞、劃傷;注意檢查上閥蓋、彈簧托盤,消除毛刺,保持接觸部位光滑。通過上述處理後,隔膜閥運行良好,确保了主設備的長期安全運行。

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