关于汽轮机阀门的管理、维护与控制分析
随着中国经济发展，中国对能源的需求日益增加，同时长期消耗煤、石油等不可再生资源，带来大量的污染和温室气体排放，也给环境造成巨大的压力，因此，大容量高参数高效率的汽轮机已经成为业内主流发展趋势，由于汽轮机阀门故障通常发生在机组启动和发电过程中，故障因素较多，故障点查找困难，故障处理耗时较长，不仅浪费燃料，还引起推迟并网发电和发电量减少，故障严重时可能因阀门失控导致机组跳闸、汽轮机超速等重大事故。
2阀门结构及原理
高参数进汽阀门一般为高压主汽阀、高压调节阀和中压联合汽阀。高压主汽阀和高压调节阀焊接成整体（图1所示），600MW机组一般为2个主汽阀带4个调节阀，一侧主汽阀为二位开关型阀门，其余阀门均为调节型阀门。阀门开启由高压抗燃油油动机驱动，关闭则依靠操纵座的弹簧力。
阀门开启、關闭过程以高压调节阀为例加以说明，当油动机遮断电磁阀失电时，遮断电磁阀排油口关闭，卸载阀上腔室建立高压安全油压，卸载阀关闭，同时关断电磁阀在安全油作用下开启，压力油经关断电磁阀到伺服阀前，伺服阀将压力油引入活塞下腔室，压力油克服操纵座弹簧力和蒸汽力作用使阀门开启，同时伺服阀通过接受DEH来的信号控制油缸活塞下的油量调节阀门开度。当汽轮机停机关闭阀门时，遮断电磁阀带电，排油口打开，高压安全油压被卸掉，卸载阀打开，阀门在操纵座弹簧紧力的作用下快速关闭。
高压主汽阀阀芯结构如图2所示，预启阀碟与主汽阀碟压盖间留有预启行程，阀门开启时，油动机通过主汽阀操纵座带动阀杆及预启阀碟向上运动，预启阀碟贴紧阀碟压盖后带动主阀碟向上运动，阀门开启；阀门关闭时，油动机高压安全油失压，阀杆在操纵座弹簧力的作用下快速向下运动，带动预启阀碟及主汽阀碟向下运动，阀门关闭。
3阀门故障分析
3.1伺服阀卡涩
高压抗燃油液压调节系统内部伺服阀、电磁阀间隙很小，对油质清洁度有较高的要求，调节系统一般要求抗燃油油质清洁度达到NAS5级或MOOG2级，汽轮机在试运或检修后运行初期，往往由于抗燃油清洁度不合格，常出现伺服阀卡涩导致阀门（主要指调节型阀门，二位开关型阀门所配为直动式电磁铁操作的换向阀）不运作。
3.2十字头连接失效
个别电厂高压调节阀在试运或投运一段时间后，阀门在机组停机打闸、快速关闭时出现“卡涩”，远传和就地显示均反馈阀门卡在一定开度无法关闭到零位现象，以及机组运行过程中当某个调节阀指令开度发生变化时，机组负荷却不随之变化的故障。
3.3材料问题
不同材料的热膨胀系数不一样，如果材料用错，可能出现热态下阀杆间隙消失，阀门卡涩的故障，制造厂在进行阀门装配时有着严格的检查要求，且不同材质零件的通用率很低，故这种故障存在的可能性很小，另外，电厂在检修更换阀芯部件时也同时需要对材质进行确认，避免零件错用或购买到材质不合格的产品，阀门解体检查间隙出现明显异常时可对相关零件材质进行复查，排除故障点。
4汽轮机阀门的管理、维护与控制
从故障分析可以看出：汽轮机阀门故障原因主要有伺服机构在就地控制方式、接线松动、电磁阀及反馈装置（LVDT）故障等，针对这些可能存在的故障，开发一套及时准确地诊断出故障，并报告故障点的诊断系统，能够提高故障处理效率，尽快恢复正常发电，减少经济损失。在此故障诊断功能的基础上，通过试验、维护和历史数据分析等辅助手段，达到在汽轮机冲转前，甚至在锅炉点火前，及早诊断汽轮机阀门性能和状态情况，对其隐患及早处理，从而减少汽轮机阀门运行时的故障频次，提高机组发电安全性和可靠性。
4.1新阀门安装时需要对阀门进行清理检查，复检阀芯件
各配合间隙符合图纸设计要求，同时对阀芯内部各紧固件松紧及敛缝防退出情况进行确认。对于十字头结构的调节阀，应严格按照制造厂装配要求进行复装，注意检查阀杆、垫环及十字头接触满足设计要求并将阀杆完全拧入十字头后再复装防转销，阀杆与十字头的防转销孔如果存在错孔，需查找原因，不能采取转动阀杆的方式对正销孔，重新配钻销孔时，确保销子与销孔间隙满足设计要求并正确敛缝防止销子退出。
4.2试验操作
为了实现该诊断系统的预测性，及早检查、诊断汽轮机阀门性能和状态，提前发现汽轮机阀门存在的隐患，结合DEH系统原有试验功能，设计了开机前试验功能，通过试验操作，配合诊断系统的实时数据分析和故障诊断，实现在汽轮机冲转前诊断阀门的性能和状态，参照诊断报告，对异常情况及时处理，避免在汽轮机运行中因阀门故障带来严重的经济损失。DEH系统中，原有试验包括喷油试验、超速试验、高压遮断试验、阀门活动试验等，这些试验是对汽轮机主要功能的测试。现场运用中发现，这些试验并未完全涵盖DEH系统设备，容易导致个别设备存在的隐患不能及时被发现，设备隐患暴露时将产生严重的汽轮机阀门故障。因此，该诊断系统在原有试验的基础上，通过编程和软件界面设计，新增单台阀门手动试验、单个电磁阀性能测试、静态喷油试验、静态超速试验等试验操作功能，这些试验操作可以协助系统诊断故障，及早诊断汽轮机阀门是否存在异常。
4.3智能维护
为了配合诊断系统的主要故障诊断功能，进一步丰富其辅助功能，方便故障检修，缩短处理时间，还设计了阀门远程校验和简单异常自动处理等智能维护功能。针对汽轮机调节型阀门远程校验，采用DEH对伺服机构的底层控制，利用图形语言，通过逻辑和画面组态，实现在操作员站人机交互界面操作，自动完成阀门校验。该功能操作方便快捷，提高维护效率。通过远程校验，保证伺服机构的控制精度和调节线性度，满足机组负荷对阀门开度的要求，从而实现机组运行中对汽轮机阀门的快速精确控制，确保机组安全经济运行。
结束语
综上所述，高、中压进汽阀门是汽轮机高温、高压的关键部件之一，各电厂应严格按照制造厂的要求进行安装、运行、维护及检修，汽轮机阀门状态诊断系统能够有效减少机组运行时汽轮机阀门故障的发生，对汽轮机安全、经济运行保驾护航。在全国电力行业中，此诊断系统具有良好的推广价值，在其他使用蒸汽轮机的行业中也具有较高的推广意义。
2阀门结构及原理
高参数进汽阀门一般为高压主汽阀、高压调节阀和中压联合汽阀。高压主汽阀和高压调节阀焊接成整体（图1所示），600MW机组一般为2个主汽阀带4个调节阀，一侧主汽阀为二位开关型阀门，其余阀门均为调节型阀门。阀门开启由高压抗燃油油动机驱动，关闭则依靠操纵座的弹簧力。
阀门开启、關闭过程以高压调节阀为例加以说明，当油动机遮断电磁阀失电时，遮断电磁阀排油口关闭，卸载阀上腔室建立高压安全油压，卸载阀关闭，同时关断电磁阀在安全油作用下开启，压力油经关断电磁阀到伺服阀前，伺服阀将压力油引入活塞下腔室，压力油克服操纵座弹簧力和蒸汽力作用使阀门开启，同时伺服阀通过接受DEH来的信号控制油缸活塞下的油量调节阀门开度。当汽轮机停机关闭阀门时，遮断电磁阀带电，排油口打开，高压安全油压被卸掉，卸载阀打开，阀门在操纵座弹簧紧力的作用下快速关闭。
高压主汽阀阀芯结构如图2所示，预启阀碟与主汽阀碟压盖间留有预启行程，阀门开启时，油动机通过主汽阀操纵座带动阀杆及预启阀碟向上运动，预启阀碟贴紧阀碟压盖后带动主阀碟向上运动，阀门开启；阀门关闭时，油动机高压安全油失压，阀杆在操纵座弹簧力的作用下快速向下运动，带动预启阀碟及主汽阀碟向下运动，阀门关闭。
3阀门故障分析
3.1伺服阀卡涩
高压抗燃油液压调节系统内部伺服阀、电磁阀间隙很小，对油质清洁度有较高的要求，调节系统一般要求抗燃油油质清洁度达到NAS5级或MOOG2级，汽轮机在试运或检修后运行初期，往往由于抗燃油清洁度不合格，常出现伺服阀卡涩导致阀门（主要指调节型阀门，二位开关型阀门所配为直动式电磁铁操作的换向阀）不运作。
3.2十字头连接失效
个别电厂高压调节阀在试运或投运一段时间后，阀门在机组停机打闸、快速关闭时出现“卡涩”，远传和就地显示均反馈阀门卡在一定开度无法关闭到零位现象，以及机组运行过程中当某个调节阀指令开度发生变化时，机组负荷却不随之变化的故障。
3.3材料问题
不同材料的热膨胀系数不一样，如果材料用错，可能出现热态下阀杆间隙消失，阀门卡涩的故障，制造厂在进行阀门装配时有着严格的检查要求，且不同材质零件的通用率很低，故这种故障存在的可能性很小，另外，电厂在检修更换阀芯部件时也同时需要对材质进行确认，避免零件错用或购买到材质不合格的产品，阀门解体检查间隙出现明显异常时可对相关零件材质进行复查，排除故障点。
4汽轮机阀门的管理、维护与控制
从故障分析可以看出：汽轮机阀门故障原因主要有伺服机构在就地控制方式、接线松动、电磁阀及反馈装置（LVDT）故障等，针对这些可能存在的故障，开发一套及时准确地诊断出故障，并报告故障点的诊断系统，能够提高故障处理效率，尽快恢复正常发电，减少经济损失。在此故障诊断功能的基础上，通过试验、维护和历史数据分析等辅助手段，达到在汽轮机冲转前，甚至在锅炉点火前，及早诊断汽轮机阀门性能和状态情况，对其隐患及早处理，从而减少汽轮机阀门运行时的故障频次，提高机组发电安全性和可靠性。
4.1新阀门安装时需要对阀门进行清理检查，复检阀芯件
各配合间隙符合图纸设计要求，同时对阀芯内部各紧固件松紧及敛缝防退出情况进行确认。对于十字头结构的调节阀，应严格按照制造厂装配要求进行复装，注意检查阀杆、垫环及十字头接触满足设计要求并将阀杆完全拧入十字头后再复装防转销，阀杆与十字头的防转销孔如果存在错孔，需查找原因，不能采取转动阀杆的方式对正销孔，重新配钻销孔时，确保销子与销孔间隙满足设计要求并正确敛缝防止销子退出。
4.2试验操作
为了实现该诊断系统的预测性，及早检查、诊断汽轮机阀门性能和状态，提前发现汽轮机阀门存在的隐患，结合DEH系统原有试验功能，设计了开机前试验功能，通过试验操作，配合诊断系统的实时数据分析和故障诊断，实现在汽轮机冲转前诊断阀门的性能和状态，参照诊断报告，对异常情况及时处理，避免在汽轮机运行中因阀门故障带来严重的经济损失。DEH系统中，原有试验包括喷油试验、超速试验、高压遮断试验、阀门活动试验等，这些试验是对汽轮机主要功能的测试。现场运用中发现，这些试验并未完全涵盖DEH系统设备，容易导致个别设备存在的隐患不能及时被发现，设备隐患暴露时将产生严重的汽轮机阀门故障。因此，该诊断系统在原有试验的基础上，通过编程和软件界面设计，新增单台阀门手动试验、单个电磁阀性能测试、静态喷油试验、静态超速试验等试验操作功能，这些试验操作可以协助系统诊断故障，及早诊断汽轮机阀门是否存在异常。
4.3智能维护
为了配合诊断系统的主要故障诊断功能，进一步丰富其辅助功能，方便故障检修，缩短处理时间，还设计了阀门远程校验和简单异常自动处理等智能维护功能。针对汽轮机调节型阀门远程校验，采用DEH对伺服机构的底层控制，利用图形语言，通过逻辑和画面组态，实现在操作员站人机交互界面操作，自动完成阀门校验。该功能操作方便快捷，提高维护效率。通过远程校验，保证伺服机构的控制精度和调节线性度，满足机组负荷对阀门开度的要求，从而实现机组运行中对汽轮机阀门的快速精确控制，确保机组安全经济运行。
结束语
综上所述，高、中压进汽阀门是汽轮机高温、高压的关键部件之一，各电厂应严格按照制造厂的要求进行安装、运行、维护及检修，汽轮机阀门状态诊断系统能够有效减少机组运行时汽轮机阀门故障的发生，对汽轮机安全、经济运行保驾护航。在全国电力行业中，此诊断系统具有良好的推广价值，在其他使用蒸汽轮机的行业中也具有较高的推广意义。
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