江苏核电有限公司
摘要：危急保安装置是汽轮机超速保护的重要设备，某核电3号机组在调试期间先后出现汽轮机挂闸后自动停机油无法建立油压的故障缺陷，为彻底解决此类缺陷，本文对缺陷进行了原因分析，提出了检查验证的方法和缺陷处理的方式，并最终解决问题，为后续分析解决这类问题提供参考，同时亦可作为同类型汽轮发电机组润滑油系统、危急保安装置安装、调试与检修工作的经验反馈。
关键词：危急保安装置；自动停机油；油压；安装调试
1.前言
某核电汽轮发电机组润滑油系统通过危急保安装置为汽轮机调速系统提供保安油，即自动停机油，支持汽轮发电机组的机械超速跳闸与手动跳闸。正常情况下，自动停机油由主油泵供油母管经节流后提供，在主油泵未能正常工作时，如盘车期间，自动停机油由控制油泵提供。自动停机油通过危急活塞阀与调速系统相联系，此阀门上腔通自动停机油，下腔通高压抗燃油。机组挂闸后，自动停机油压建立，活塞动作并压缩弹簧，从而关闭阀门，危急跳闸油压建立，汽轮机调速系统方可正常工作。当活塞内自动停机油失压或压力下降至某一定值时阀门打开，危急跳闸母管泄压，蒸汽阀门关闭。因此，危急保安系统正常工作、自动停机油压处于正常工作压力范围是汽轮发电机组正常运行的前提。
2.故障描述
某核电3号机组在调试期间，汽轮机EH油系统三阶段冲洗时，挂闸后发现自动停机油压无法建立，直接导致系统的冲洗与调试工作停止。
3.原因分析
自动停机油无法建立，极有可能为危急遮断器故障。
机械超速遮断装置是一个安装在汽轮机高压转子延伸轴上，主要由弹簧承载的危急飞锤与危急遮断器组成。在汽轮机正常的运行速度下，撞击子被弹簧置于初始状态。当汽轮机转速达到遮断设定点，撞击子所受离心力克服弹簧力将撞击子向外甩出，击打扳机。扳机的动作，引起危急遮断器滑阀动作，致使与滑阀相连的阀蝶与阀座脱开，如图1，自动停机油经危急遮断器完全泄压，所有蒸汽阀门快速关闭。危急活塞阀的故障可以使得自动停机油压完全失压。
图1
为找到缺陷位置，先要分析自动停机油挂闸后油压建立的过程。润滑油高压油经节流后分两路到达危急滑阀处待命，一路流经节流孔，另一路流经试验滑阀。当操作复位手柄或接通复位电磁阀时，复位杠杆推动扳机，带动滑阀向左运动，阀蝶与阀座接触，自动停机油停止排油，油压逐渐建立，给阀芯向左的压力，克服弹簧力，此时即使松开复位手柄，由于自动停机油油压给予滑阀向左的力大于危急滑阀弹簧向右的力，阀蝶将紧贴阀座，自动停机油可保持压力不再降低。因此，危急活塞阀的故障可以使自动停机油压完全失压。导致阀蝶与阀座在复位后仍处于脱开状态的可能原因主要有：阀蝶与阀座密封不严；弹簧压缩过紧，导致复位后弹簧给予滑阀向右的作用力大于油压给予滑阀向左的作用力，这样在松开复位手柄后，滑阀受弹簧力作用向右移动而打开排油口；复位状态下，阀蝶无法与阀座完全接触，使自动停机油压持续排油，始终无法建立油压。
4.检查验证
4.1在线检查
在系统运行的情况下，打开检修人孔发现大量油液从危急滑阀阀座处流出，流量大于溢流阀处的泄油流量；扳动试验滑阀手柄，看到危急滑阀阀座处排油流量减小，自动停机油建立压力约为0.4MPa；松开试验滑阀手柄，将挂闸手柄处于复位位置并保持位置不动，自动停机油仍然为零。
为解释此现象，需要理解试验滑阀的作用与原理。如前所述，润滑油高压油分两路到达危急滑阀处待命，一路流经节流孔，另一路流经试验滑阀，试验滑阀保证进行汽轮机注油试验时，机组不掉闸。扳动试验手柄，试验滑阀移动而关闭润滑油高压油经试验滑阀部套进入危急滑阀的油口，自动停机油只能经过节流孔进入危急滑阀腔。这样，当危急滑阀动作而连通排油，节流孔前的油压不会完全泄压，自动停机油仍能维持足够的压力。在做飞锤注油试验时，飞锤飞出后危急滑阀动作，机组不掉闸。
根据观察到的现象，扳动试验滑阀手柄，由于自动停机油能够建立0.4MPa的压力。同时由于持续保持复位手柄处于挂闸位置，自动停机油压仍无法建立，说明危急滑阀在复位后阀蝶与阀座未完全接触。如果危急滑阀的弹簧力大于油压作用力，则在手动保持滑阀处于挂闸位置时，自动停机油应能建立。因此可排除弹簧力大于油压作用力的可能，推断缺陷产生的直接原因为：阀蝶与阀座并未完全接触或接触面密封不好。
4.2离线检查
系统停运后，先将危急滑阀解体，并对滑阀与部套的配合间隙及阀芯与阀座密封线进行检查，阀芯与阀座接触良好无异常。回装滑阀，在阀座上重涂红丹粉后回装，扳动复位手柄，再拆下阀座检查，此时阀芯与阀座未接触，可以确定阀蝶与阀座未完全接触是造成自动停机油无法建立的原因。
4.3阀蝶与阀座无法接触的根本原因
造成阀蝶与阀座无法接触的原因为：危急滑阀弹簧座与弹簧压盖之间的距离a过小，如图2，该值小于阀蝶与阀座相接触所需要的行程b，产生干涉，导致当弹簧压盖与弹簧座已完全接触而阀蝶与阀仍未接触。
图2
正常情况下，复位后，由于b＜a，当阀蝶与阀座完全接触后，弹簧座与弹簧压盖间仍有间隙。实际检查结果如图3所示，此时，b＞a，拨动复位手柄，当弹簧座与弹簧压盖完全接触，但阀蝶与阀座仍未接触，危急滑阀无法到达复位位置，自动停机油无法建立压力。
图3
查阅安装记录，危急遮断器在出场前已试验合格，但危急滑阀的导向螺杆在安装期间曾出现过弯曲变形，后厂家补供新的导向螺杆长度可能有所减小，现场安装时需要调整弹簧高度，此时，阀蝶与阀座并未接触，造成实际安装的尺寸a＜b。5.故障处理
（1）将滑阀、阀芯、阀座清理干净后回装，滑阀弹簧压盖的螺帽旋松，保持复位手柄处于挂闸位置，逐渐拧紧压盖螺帽至弹簧高度图纸要求的30.5mm，用塞尺检查复位后危急滑阀弹簧座与弹簧压盖之间有适当的间隙；
（2）拆下阀座并涂抹红丹粉后回装，将复位手柄置于挂闸位置，再拆下阀座，确认阀座与阀蝶接触良好后回装；
（3）弹簧压盖螺帽与螺杆配打定位止动销孔，安装开口销。
6.处理结果
通过重新调整危急滑阀弹簧高度，更换溢流阀等措施，3号机组危急保安装置自动停机油无法达到设计要求的故障得以消除，危急保安系统能够正常工作。
7.结束语
通过对自动停机油压不满足设计要求的原因分析和纠正处理的整个过程，可反馈至同类型机组的相关制造与安装工作。危急遮断装置在出厂前，需要严格检查测量各部套的配合尺寸、密封性能和弹簧性能，检修期间，如需更换这类部件，新件在回装前应做好检查工作，确保各配合尺寸满足图纸要求。现场装配时，滑阀弹簧的最终高度必须在复位的情况下测量得到，阀座与阀蝶也应在此时进行接触检查。
参考文献
[1]张绍康，EH油系统设计手册，哈尔滨：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，2016.5
[2]孙玉霞，机械密封技术，北京：化学工业出版社，2014：08-01
论文作者:赵勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年17期
论文发表时间:2019/11/26
标签：滑阀论文; 危急论文; 弹簧论文; 机油论文; 油压论文; 阀座论文; 手柄论文; 《建筑学研究前沿》2019年17期论文;