機組壓縮空氣流量計（jì）卡澀分析及處理
點擊次數：1965 發布時間：2021-01-08 05:02:44
摘要:某發電廠1號機運（yùn）行期間，壓縮空氣（qì）流量計CV2活（huó）動試驗（yàn）出現卡（kǎ）澀（sè）現象。通過分析（xī）壓縮（suō）空氣（qì）流量計卡澀的原因，結合該廠現場的（de）實（shí）際情況，列出了對壓縮空氣流量計（jì）卡澀現象處理過程及采取（qǔ）的相應防範（fàn）措施，徹底解決了（le）壓縮空氣流（liú）量計的卡（kǎ）澀問題。
汽（qì）輪機壓縮空氣流量計（jì）卡（kǎ）澀是火力發電廠常見的故（gù）障之一，其危（wēi）害*大。正常運行時汽輪機負荷調均靠壓縮空（kōng）氣流量計來控製（zhì），且目前國內較多數大功率機組不得不進行快速（sù）深度變負（fù）荷運行來緩解電網的調峰壓力。啟機（jī）過程中，壓縮空氣流量計的卡澀會造成汽輪（lún）機變（biàn）速不穩，若遇上機組發生故障時或甩負荷時，壓縮空氣流量計出現卡澀現象嚴重的將發（fā）生飛車的重（chóng）大事故。
某發電廠汽輪機采用東方汽輪機廠優化型1000MW單軸、衝動式、四缸四排汽（qì）、一次中間再（zài）熱凝汽式汽輪機，型號:N1000－26．25/600/600。汽輪機配有2個高壓主汽閥、2個壓縮空氣流量（liàng）計（jì）及2個中壓聯合汽閥。高壓主汽閥和壓縮空氣流量計焊接在一起，懸（xuán）吊在機頭前的運行層下（xià）。
1壓縮空氣流量計卡澀現象判斷
2016年06月13日（rì）09時52分，1號機組高調閥活動（dòng）試驗（yàn），負荷817MW，進汽壓力20.67MPa，進汽溫度578℃，高調閥CV2指令41%，反饋（kuì）63%不變，09時55分調（diào）門關（guān）閉至41%，後續指令正常;22時09分負荷830MW，進汽壓力22.09MPa，進汽溫度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%後反饋恢複正常。
2016年06月14日16時36分，1號機組高調閥進行活動試驗，負荷970MW，進汽壓力24.60MPa，進汽溫度574℃，高調閥CV2指（zhǐ）令85%，反饋92%不變，16時53分（fèn）高（gāo）調閥CV2反饋緩慢關至85%後快速關回至24%，主汽壓力*高被（bèi）憋（biē）至28.5MPa，爐側28.8MPa，PCV閥動作，16∶57分關閉PCV閥後逐漸恢複，見圖1。
從圖1的DCS畫麵上可以看出，壓縮空氣流量計（jì）指令曲線與壓縮（suō）空氣流量計反饋曲線不同步，發現該現象後，運行人員立即前往就地檢查，壓縮空氣（qì）流量計反饋杆未出現脫（tuō）落、斷裂等擾（rǎo）亂判斷的因素，經過多次反（fǎn）複活動試驗，*終得（dé）出結（jié）論1號機（jī）壓縮空氣流量計（jì）CV2出現卡澀現（xiàn）象。
2壓縮空氣流量計卡澀問題分析（xī）
壓縮空氣流量計卡澀（sè）問題有（yǒu）多方麵原因造成，為找出（chū）壓縮空氣（qì）流量計（jì）卡澀的根本原因，該電廠從液控係統（tǒng）、蒸汽品質（zhì）、外界影響因素及閥（fá）門內部結構（gòu）等方麵逐（zhú）項進行分析。
1)壓縮（suō）空氣流量計控製（zhì）係統
壓縮空氣（qì）流量計的開啟、關閉主要依靠DEH油係統的油壓實現。壓縮空氣流量計開啟時，通過油動機注（zhù）入壓力油（yóu）頂起執行機構，執行機構向上運動，從而帶動壓縮空氣流量計的（de）閥杆和閥碟向上動作，壓縮空（kōng）氣流量計完（wán）成開啟動作。壓縮（suō）空氣流量計在開（kāi）啟（qǐ）的同時，執行機構帶動操縱（zòng）座彈簧運動壓縮彈簧，將一（yī）部分動能（néng）轉化為彈簧的彈性勢能儲（chǔ）存起來。壓縮空氣流量計關閉時，先通過DEH係統發出指令，泄掉油動機活塞腔（qiāng）室的壓力油，操縱（zòng）座彈簧的彈性勢（shì）能釋放，驅動壓縮空氣流量計執（zhí）行機構向（xiàng）下運動，從而帶動壓縮空氣流量計的閥杆和閥碟向下運動，壓縮空氣流量計完成關閉動作。若DEH係統油質不合（hé）格，導致油動機伺服（fú）閥堵塞，在（zài）閥門（mén）關閉過程中不能正常泄油，則會（huì）影響壓縮空氣流量計的正常關閉動（dòng）作。通過對（duì）DEH油係統的取（qǔ）樣、化驗得出結論:該廠DEH油質NAS5級，大於50μm粒徑的（de）顆粒沒有，滿足DL/T571－2014標（biāo）準要求，DEH油內含水值48ppmm，符（fú）合要求。由此可以判斷（duàn）DEH油質未對壓縮空氣流量計控製元件造成堵塞（sāi）、鏽蝕等影響。
2)蒸汽品質分析
蒸汽品質是指（zhǐ）蒸汽的（de）潔淨程度，通常用單位質量蒸汽中所含雜質的（de）總量來表示，若飽和蒸汽中含有鹽分、雜質較多，會引起汽輪機側蒸（zhēng）汽管道、閥門、汽輪機通流部分（fèn）的雜質沉澱，若鹽分在閥門處（chù）沉積，直接會影響（xiǎng）閥門的嚴密性及動作的靈（líng）活性。通過汽水監督的（de）取樣、化驗得出結論（lùn）:該廠的汽水品質均合格，可以排除蒸汽品質不良引起的積鹽、積垢現象導致（zhì）壓縮空氣流量計卡澀。
3)外界因（yīn）素及閥門內部結構分析壓縮空氣（qì）流量計（jì）周邊溫度大幅度（dù）變化，導致閥體溫度急劇變化產生動靜部位膨（péng）脹不均勻，會造成閥門卡（kǎ）澀現象。現場檢查閥（fá）體周圍（wéi）保溫未出現脫（tuō）開、裂紋、脫落等現象（xiàng），查（chá）閱DCS閥門溫度監控曲線，基本（běn）無異常波動，可以排除外界因素導致的閥門卡澀現（xiàn）象（xiàng）。
為了進一步找（zhǎo）出壓縮空氣流量計（jì）卡澀的原因，該廠於2016年09月26日對1號機組打閘（zhá）停機，針對壓縮空氣流量（liàng）計卡澀現象進行了一係列的檢修作業工作（zuò）。
3壓縮空氣流量計檢修情況
針對壓縮空氣流量計卡澀現（xiàn）象，在（zài）本次檢修中（zhōng）重點（diǎn）對易產生氧化皮的閥杆、閥芯進行了全麵排查，壓縮空氣流量計結構見（jiàn）圖2。
由圖2可以看出，易產生卡澀現象的部位位於閥杆與閥（fá）套（tào）之間(D2)、閥芯與閥套之間(D1)，且在閥杆（gǎn）與閥套之間（jiān）(D2)處鑲嵌有一層司太立合金材質襯套，該襯套通過過盈配合與閥套鑲嵌組合在（zài）一起。檢修中測量了D1、D2處間隙，如表（biǎo）1。
1)由上表可以（yǐ）看出，閥芯與閥套（tào）間隙(D1)、閥杆與閥套間隙(D2)明顯小於標準（zhǔn）值，導致運（yùn）行時出現局部卡澀現象。
2)檢查中發（fā）現閥芯、閥杆均存在局部偏磨現象，在閥芯表麵發現大量氧化皮層，但是在閥杆表麵未發現明顯的氧化皮層。
4壓縮空氣（qì）流量計卡（kǎ）澀情況分析
壓縮空氣流量計卡澀的根本原因（yīn）在於閥（fá）體動（dòng）靜部分配（pèi）合間隙減（jiǎn）小，閥杆、閥（fá）芯存（cún）在局部偏磨現象。
1)動靜部分間隙減小現象分析在閥芯表麵產生了大量的（de）氧化皮層，是導致閥芯配（pèi）合間隙減小的根本原因。在閥（fá）杆部位未發現明顯（xiǎn）的氧化（huà）皮層，為了解其動靜間隙減小的原因，東方汽輪機廠將壓縮空氣流量計芯組件整體（tǐ）拉（lā）回廠進行檢查處理。
壓縮空氣流量計閥套材質為:2Cr12NiMo1W1V，其淬（cuì）火溫（wēn）度:980～1040℃，油回火溫度:650～750℃;內襯套材質為司太立（lì）合金，其金（jīn）屬性質與2Cr12NiMo1W1V性質完全（quán）不同，通過理論分析（xī）及工程實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（kàn）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，實際運用過程中，該組合件長期處在高溫、高壓環境下，兩（liǎng）種材質的應力釋放能力不相同，長（zhǎng）時（shí）間的應力（lì）釋放及相互作用導致司太立合（hé）金襯（chèn）套內徑變小，*終造（zào）成閥杆與閥套配合間隙(D2)減小。
2)閥門部件偏磨現象分析壓縮空氣流（liú）量計動態部分（fèn）(閥杆、閥芯)與靜態部分(閥套)配合在自（zì）由狀態（tài）下不存在碰磨（mó）現象，閥杆通過導向十字套與操縱座連接在一起，在安裝過程中，閥杆與操縱座的（de）對中性不易保證，從而導（dǎo）致閥杆在運行過程中橫向受力，出現偏磨現象。
5處理方案和效果
1)為了消（xiāo）除司太立（lì）合金襯套滑出和（hé）內徑減小的可能，東汽廠家將原襯套鑲嵌形式更（gèng）換成了噴塗形式，即在襯套內表麵通過噴塗堆焊一層厚度約0.5mm的司太立合金來達到防止高（gāo）溫氧化的作用。
2)閥芯表麵存在大量氧化皮，通過打磨加工將氧化皮全（quán）部清理幹淨後，在閥芯表麵堆焊一層厚（hòu）度約0.5mm的司太立合（hé）金來達到防止高溫氧化的作用。
3)將原閥杆、閥芯的外（wài）徑尺寸減小，使閥（fá）芯與閥（fá）套配合間隙(D1)、閥杆與閥套配合間隙(D2)增大，減小其卡澀的可能性，具（jù）體（tǐ）數據如表2。
4)優（yōu）化（huà）閥杆與閥座的對中性，由於原設計結構，閥杆與閥座的對中（zhōng）性不易（yì）保證，此次加工新導向十字套減（jiǎn）小了套環與閥杆的配合（hé）間（jiān）隙，同時增加套環與操縱座套筒（tǒng）的（de）配合，優（yōu）化後的導向十字套結構自身能夠保證閥杆的定位（wèi）及對中，如圖3。
2016年（nián）11月02日，1號（hào）機組啟機運行，高調閥（fá）CV2活動性試驗合格，任（rèn）何行程開關自如無卡（kǎ）澀，機組並網（wǎng）運行後，高調閥CV2各項性（xìng）能（néng）試驗均（jun1）合格，該廠高調閥卡澀現象（xiàng）得到了徹底的解決。
6結束語
壓縮空氣流（liú）量計卡澀在火力發電廠中是汽（qì）輪機常見的問題之一，造成壓（yā）縮空氣流量計卡澀的原（yuán）因有很多，一般（bān）在機組啟停過程（chéng）中（zhōng）容易出現，嚴重影響機組的安全穩定運行。所以及時對比分析，查找原因並采取措施減少壓縮空氣流量計卡澀情況對（duì）機（jī）組穩定運行是至關重要的（de）。希望（wàng）本文對解決（jué）電廠壓縮空氣流量計卡澀情況能（néng）夠起到一定的借鑒作用。
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某發電廠汽輪機采用東方汽輪機廠優化型1000MW單軸、衝動式、四缸四排汽（qì）、一次中間再（zài）熱凝汽式汽輪機，型號:N1000－26．25/600/600。汽輪機配有2個高壓主汽閥、2個壓縮空氣流量（liàng）計（jì）及2個中壓聯合汽閥。高壓主汽閥和壓縮空氣流量計焊接在一起，懸（xuán）吊在機頭前的運行層下（xià）。
1壓縮空氣流量計卡澀現象判斷
2016年06月13日（rì）09時52分，1號機組高調閥活動（dòng）試驗（yàn），負荷817MW，進汽壓力20.67MPa，進汽溫度578℃，高調閥CV2指令41%，反饋（kuì）63%不變，09時55分調（diào）門關（guān）閉至41%，後續指令正常;22時09分負荷830MW，進汽壓力22.09MPa，進汽溫度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%後反饋恢複正常。
2016年06月14日16時36分，1號機組高調閥進行活動試驗，負荷970MW，進汽壓力24.60MPa，進汽溫度574℃，高調閥CV2指（zhǐ）令85%，反饋92%不變，16時53分（fèn）高（gāo）調閥CV2反饋緩慢關至85%後快速關回至24%，主汽壓力*高被（bèi）憋（biē）至28.5MPa，爐側28.8MPa，PCV閥動作，16∶57分關閉PCV閥後逐漸恢複，見圖1。
從圖1的DCS畫麵上可以看出，壓縮空氣流量計（jì）指令曲線與壓縮（suō）空氣流量計反饋曲線不同步，發現該現象後，運行人員立即前往就地檢查，壓縮空氣（qì）流量計反饋杆未出現脫（tuō）落、斷裂等擾（rǎo）亂判斷的因素，經過多次反（fǎn）複活動試驗，*終得（dé）出結（jié）論1號機（jī）壓縮空氣流量計（jì）CV2出現卡澀現（xiàn）象。
2壓縮空氣流量計卡澀問題分析（xī）
壓縮空氣流量計卡澀（sè）問題有（yǒu）多方麵原因造成，為找出（chū）壓縮空氣（qì）流量計（jì）卡澀的根本原因，該電廠從液控係統（tǒng）、蒸汽品質（zhì）、外界影響因素及閥（fá）門內部結構（gòu）等方麵逐（zhú）項進行分析。
1)壓縮（suō）空氣流量計控製（zhì）係統
壓縮空氣（qì）流量計的開啟、關閉主要依靠DEH油係統的油壓實現。壓縮空氣流量計開啟時，通過油動機注（zhù）入壓力油（yóu）頂起執行機構，執行機構向上運動，從而帶動壓縮空氣流量計的（de）閥杆和閥碟向上動作，壓縮空（kōng）氣流量計完（wán）成開啟動作。壓縮（suō）空氣流量計在開（kāi）啟（qǐ）的同時，執行機構帶動操縱（zòng）座彈簧運動壓縮彈簧，將一（yī）部分動能（néng）轉化為彈簧的彈性勢能儲（chǔ）存起來。壓縮空氣流量計關閉時，先通過DEH係統發出指令，泄掉油動機活塞腔（qiāng）室的壓力油，操縱（zòng）座彈簧的彈性勢（shì）能釋放，驅動壓縮空氣流量計執（zhí）行機構向（xiàng）下運動，從而帶動壓縮空氣流量計的閥杆和閥碟向下運動，壓縮空氣流量計完成關閉動作。若DEH係統油質不合（hé）格，導致油動機伺服（fú）閥堵塞，在（zài）閥門（mén）關閉過程中不能正常泄油，則會（huì）影響壓縮空氣流量計的正常關閉動（dòng）作。通過對（duì）DEH油係統的取（qǔ）樣、化驗得出結論:該廠DEH油質NAS5級，大於50μm粒徑的（de）顆粒沒有，滿足DL/T571－2014標（biāo）準要求，DEH油內含水值48ppmm，符（fú）合要求。由此可以判斷（duàn）DEH油質未對壓縮空氣流量計控製元件造成堵塞（sāi）、鏽蝕等影響。
2)蒸汽品質分析
蒸汽品質是指（zhǐ）蒸汽的（de）潔淨程度，通常用單位質量蒸汽中所含雜質的（de）總量來表示，若飽和蒸汽中含有鹽分、雜質較多，會引起汽輪機側蒸（zhēng）汽管道、閥門、汽輪機通流部分（fèn）的雜質沉澱，若鹽分在閥門處（chù）沉積，直接會影響（xiǎng）閥門的嚴密性及動作的靈（líng）活性。通過汽水監督的（de）取樣、化驗得出結論（lùn）:該廠的汽水品質均合格，可以排除蒸汽品質不良引起的積鹽、積垢現象導致（zhì）壓縮空氣流量計卡澀。
3)外界因（yīn）素及閥門內部結構分析壓縮空氣（qì）流量計（jì）周邊溫度大幅度（dù）變化，導致閥體溫度急劇變化產生動靜部位膨（péng）脹不均勻，會造成閥門卡（kǎ）澀現象。現場檢查閥（fá）體周圍（wéi）保溫未出現脫（tuō）開、裂紋、脫落等現象（xiàng），查（chá）閱DCS閥門溫度監控曲線，基本（běn）無異常波動，可以排除外界因素導致的閥門卡澀現（xiàn）象（xiàng）。
為了進一步找（zhǎo）出壓縮空氣流量計（jì）卡澀的原因，該廠於2016年09月26日對1號機組打閘（zhá）停機，針對壓縮空氣流量（liàng）計卡澀現象進行了一係列的檢修作業工作（zuò）。
3壓縮空氣流量計檢修情況
針對壓縮空氣流量計卡澀現（xiàn）象，在（zài）本次檢修中（zhōng）重點（diǎn）對易產生氧化皮的閥杆、閥芯進行了全麵排查，壓縮空氣流量計結構見（jiàn）圖2。
由圖2可以看出，易產生卡澀現象的部位位於閥杆與閥（fá）套（tào）之間(D2)、閥芯與閥套之間(D1)，且在閥杆（gǎn）與閥套之間（jiān）(D2)處鑲嵌有一層司太立合金材質襯套，該襯套通過過盈配合與閥套鑲嵌組合在（zài）一起。檢修中測量了D1、D2處間隙，如表（biǎo）1。
1)由上表可以（yǐ）看出，閥芯與閥套（tào）間隙(D1)、閥杆與閥套間隙(D2)明顯小於標準（zhǔn）值，導致運（yùn）行時出現局部卡澀現象。
2)檢查中發（fā）現閥芯、閥杆均存在局部偏磨現象，在閥芯表麵發現大量氧化皮層，但是在閥杆表麵未發現明顯的氧化皮層。
4壓縮空氣（qì）流量計卡（kǎ）澀情況分析
壓縮空氣流量計卡澀的根本原因（yīn）在於閥（fá）體動（dòng）靜部分配（pèi）合間隙減（jiǎn）小，閥杆、閥（fá）芯存（cún）在局部偏磨現象。
1)動靜部分間隙減小現象分析在閥芯表麵產生了大量的（de）氧化皮層，是導致閥芯配（pèi）合間隙減小的根本原因。在閥（fá）杆部位未發現明顯（xiǎn）的氧化（huà）皮層，為了解其動靜間隙減小的原因，東方汽輪機廠將壓縮空氣流量計芯組件整體（tǐ）拉（lā）回廠進行檢查處理。
壓縮空氣流量計閥套材質為:2Cr12NiMo1W1V，其淬（cuì）火溫（wēn）度:980～1040℃，油回火溫度:650～750℃;內襯套材質為司太立（lì）合金，其金（jīn）屬性質與2Cr12NiMo1W1V性質完全（quán）不同，通過理論分析（xī）及工程實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（kàn）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，實際運用過程中，該組合件長期處在高溫、高壓環境下，兩（liǎng）種材質的應力釋放能力不相同，長（zhǎng）時（shí）間的應力（lì）釋放及相互作用導致司太立合（hé）金襯（chèn）套內徑變小，*終造（zào）成閥杆與閥套配合間隙(D2)減小。
2)閥門部件偏磨現象分析壓縮空氣流（liú）量計動態部分（fèn）(閥杆、閥芯)與靜態部分(閥套)配合在自（zì）由狀態（tài）下不存在碰磨（mó）現象，閥杆通過導向十字套與操縱座連接在一起，在安裝過程中，閥杆與操縱座的（de）對中性不易保證，從而導（dǎo）致閥杆在運行過程中橫向受力，出現偏磨現象。
5處理方案和效果
1)為了消（xiāo）除司太立（lì）合金襯套滑出和（hé）內徑減小的可能，東汽廠家將原襯套鑲嵌形式更（gèng）換成了噴塗形式，即在襯套內表麵通過噴塗堆焊一層厚度約0.5mm的司太立合金來達到防止高（gāo）溫氧化的作用。
2)閥芯表麵存在大量氧化皮，通過打磨加工將氧化皮全（quán）部清理幹淨後，在閥芯表麵堆焊一層厚（hòu）度約0.5mm的司太立合（hé）金來達到防止高溫氧化的作用。
3)將原閥杆、閥芯的外（wài）徑尺寸減小，使閥（fá）芯與閥（fá）套配合間隙(D1)、閥杆與閥套配合間隙(D2)增大，減小其卡澀的可能性，具（jù）體（tǐ）數據如表2。
4)優（yōu）化（huà）閥杆與閥座的對中性，由於原設計結構，閥杆與閥座的對中（zhōng）性不易（yì）保證，此次加工新導向十字套減（jiǎn）小了套環與閥杆的配合（hé）間（jiān）隙，同時增加套環與操縱座套筒（tǒng）的（de）配合，優（yōu）化後的導向十字套結構自身能夠保證閥杆的定位（wèi）及對中，如圖3。
2016年（nián）11月02日，1號（hào）機組啟機運行，高調閥（fá）CV2活動性試驗合格，任（rèn）何行程開關自如無卡（kǎ）澀，機組並網（wǎng）運行後，高調閥CV2各項性（xìng）能（néng）試驗均（jun1）合格，該廠高調閥卡澀現象（xiàng）得到了徹底的解決。
6結束語
壓縮空氣流（liú）量計卡澀在火力發電廠中是汽（qì）輪機常見的問題之一，造成壓（yā）縮空氣流量計卡澀的原（yuán）因有很多，一般（bān）在機組啟停過程（chéng）中（zhōng）容易出現，嚴重影響機組的安全穩定運行。所以及時對比分析，查找原因並采取措施減少壓縮空氣流量計卡澀情況對（duì）機（jī）組穩定運行是至關重要的（de）。希望（wàng）本文對解決（jué）電廠壓縮空氣流量計卡澀情況能（néng）夠起到一定的借鑒作用。
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