电厂汽轮机中压调节阀故障原因及处理技术

电厂汽轮机中压调节阀故障原因及处理技术

凌兴波

陕煤电力运城发电有限公司   山西运城       044602

摘要：借助汽轮机带动由机械能转换产生电能是火力发电厂核心发电手段之一。其运行环境复杂多变且设备构成繁杂，涉及机、电、液多领域糅杂为一体，又在高速、高温、连续状态下运行，必将产生很多设备故障问题。为保障设备正常运作，这就对汽轮发电机组在线监测与故障诊断技术提出了更高的要求。本文首先阐述了汽轮机中压调节阀的工作原理，随后系统地分析了导致调节阀故障的各类原因，包括机械故障、操作误差以及环境因素，并最终提出了有针对性的故障处理技术，如机械维修技术、控制系统调整和预防性维护措施，旨在为电厂保障调节阀的稳定运行提供技术指导。

关键词：电厂；汽轮机；调节阀

引言

在电力系统中，汽轮机作为发电的核心设备，其高效稳定的运行对整个电力系统的安全、可靠供电具有至关重要的影响。在众多控制元件中，中压调节阀的性能直接影响着汽轮机的运行效率和安全性能。中压调节阀的主要功能是调整流经汽轮机的蒸汽流量，以匹配负荷需求和维持发电机组的稳定运行。因此，对中压调节阀的故障原因进行深入研究，并探索有效的处理技术，对于提升电厂的运行效率和可靠性具有重大意义。

1燃汽轮机工作原理

将蒸汽动能经过一系列变化后能转换为轴的机械能进行输出，在实际工作中，常搭配其他发电设备一起使用，有效促使燃料热能向发电电能的转变。在实验压力值、温度值保持不变的条件下，经机组设备专用喷嘴进行持续膨胀，使介质自身压力降低、温度变小，从而提高介质速度，借助机组叶片旋转转化为动力轴的机械能，达到利用热能获取机械能的目的。在机组工作过程中，设备在不断振动，有些振动幅度较大，严重降低了燃汽轮机的运行质量和生产效率。

2调节阀故障原因分析

2.1机械故障原因

机械故障不仅影响阀门的性能，还可能导致整个汽轮机系统的效率下降和安全风险的增加。磨损与腐蚀是中压调节阀最常见的机械故障之一。在高温高压的工作环境中，阀门部件经常遭受持续的摩擦和冲击，导致材料磨损。此外，蒸汽中的杂质和化学物质也可能对阀门部件造成腐蚀，进一步加速磨损。这种磨损和腐蚀不仅会降低阀门的密封性和调节精度，还可能引起泄漏，影响系统的整体效率和安全。密封失效是另一关键的机械故障原因。调节阀的密封性能对于保持蒸汽的正确流量和压力至关重要[2]。然而，长期运行中的高温、高压和化学腐蚀会导致密封材料的老化、硬化或变形，进而失去密封效果。密封失效不仅会导致蒸汽泄漏，增加能量损失，还可能引起阀门控制的不稳定和不准确，从而影响汽轮机的整体运行性能。

2.2操作误差原因

操作误差不仅影响阀门的性能，而且可能导致整个汽轮机系统的效率下降和安全风险增加。不当操作是导致中压调节阀故障的主因。在实际运行中，操作人员可能因缺乏足够的培训或经验不足而进行错误的操作决策。例如，对于阀门开闭速度和程度的不当控制可能导致阀门部件过度磨损或损坏，特别是在应对电网负荷急剧变化时。此外，操作人员在维护和检修过程中的不当操作，如使用不适合的工具或方法，也可能导致阀门部件损坏或性能降低。因此，确保操作人员接受充分的培训并了解中压调节阀的正确操作和维护程序是防止操作误差的关键。控制系统故障也是导致中压调节阀操作误差的重要因素。中压调节阀的控制系统通常包括各种传感器、控制器和执行机构，这些组件的故障可能导致错误的控制信号被送到阀门，从而引起不当操作。因此，定期检查和维护控制系统的各个组件，确保它们的准确性和可靠性是避免操作误差的重要措施。

3中压调节阀故障处理技术

3.1机械维修技术

机械维修技术涉及一系列复杂的操作和过程，旨在确保调节阀在长期运行中保持最佳性能。机械维修技术的核心在于对调节阀故障的准确诊断。这需要维修人员具备对调节阀结构和工作原理的全面了解，包括阀门内部的流体动力学特性、材料学特性以及磨损和腐蚀模式。利用专业的诊断工具，如超声波检测仪、红外热像仪和振动分析仪，维修人员能够准确地识别出故障部件及其损伤情况。在确定了故障原因后，机械维修技术涉及到对受损部件的精确更换或修复，包括对磨损严重阀座和阀芯的更换，对密封环面的重新加工，或对阀门驱动机构的修复。在执行这些维修操作时，需要严格遵守制造商的规格和标准，使用适当的工具和技术，如精密加工和焊接技术。维修完成后，必须对调节阀进行全面的功能测试，包括压力测试、泄漏测试和流量测试，以验证其性能恢复到制造商的规定标准。

3.2控制系统调整

控制系统调整不仅要求对电气设计的深入理解，还涉及到复杂的系统分析和精细的调节技术，需要综合考虑控制策略、硬件性能及系统的整体稳定性。控制策略的优化是控制系统调整的核心。传统的比例-积分-微分（PID）控制往往是中压调节阀控制系统的基础。然而，随着操作条件的变化和系统老化，原有的PID参数可能不再适应当前的系统动态。因此，重新调整PID参数以适应当前的工作条件是至关重要的。这要求对系统的响应特性进行精确测量，如阀门的开闭速度、蒸汽流量的变化率以及系统的稳态误差等，以便对PID参数进行精细调整。控制系统软件的更新和升级也是维持系统稳定性的关键。通过精确的控制策略调整、执行机构和传感器的校准以及系统整体稳定性的维护，可以显著提高调节阀的性能和响应速度。

3.3强化燃汽机组综合管控力度

为充分发挥燃汽机组的工作效能、降低异常振动，需增强燃汽机组运行的管控力度，使之安全高效运行。应从以下几点入手：第一，在机组安装调试过程中，需要提前做好项目规划，设计好相应施工安装流程，对机组各部件的安装需求进行深入分析，设计出合理的安装调试大纲，并严格按照大纲进行进一步细化，制定出每一步详细的安装过程管控措施，差异化对各部件安装质量进行卡控，避免出现轴系联轴节偏心安装、基准错误及安装精度较低等问题，源头上保证异常振动的发生。第二，定期对电厂燃汽机组开展预防性维护检查，及时发现机组隐藏的故障风险，果断处理，一定程度上降低机组异常振动的发生频次，降低机组故障修复时间，尽量做到不影响整个电厂的正常生产，提升电厂燃汽机组的运行质量。第三，在电厂燃汽机组降低异常振动频次的工作开展中，积极落实生产责任制，明确人员分工及质量职责，将具体的责任量化，追究到个人。实行绩效考核，激发员工工作潜力，将员工的绩效与表现进行关联，对于主动提出的生产建议如果切实帮助减小了机组的异常振动，可以申请奖励等。在该情况下，员工将采取更加积极的态度来面对降低机组异常振动工作，将助力于燃汽机组异常振动数据的分析和管理。

结束语

根据目前传统发电厂汽轮机发电机组检修以计划性检修为主的现状，由于其设备组成繁杂且维修时间较长，导致企业无法生产严重影响其利润。中压调节阀在电厂汽轮机中的作用不容忽视，其性能优化和故障的有效处理，是电厂的稳定、高效运行保障。深入研究中压调节阀的故障机理及处理技术，将传统的维护方法与现代智能化技术相结合，可大大提升中压调节阀的维护效率和预防故障的能力，提高运行效率和安全性。

参考文献

[1]张学延，李德勇，牟芳信，等.异常振动分析识别汽轮发电机组转子裂纹故障[J].中国电力，2013，46（1）：40-45.

[2]宋光雄，陈松平，宋君辉，等.汽轮发电机组转子裂纹故障研究及分析[J].动力工程学报，2012，32（4）：289-295.

[3]李晓波，贾斌，焦晓峰，等.模糊专家系统及其在汽轮发电机组故障诊断中的应用[J].汽轮机技术，2020，62（3）：235-238.