关键词：快关;?缓冲时间（T3）;?机械冲击;?返厂改造;?返场验收;
1 汽机阀门的缓冲时间
1.1 快关过程中缓冲原理
GSE、GRE汽机阀门的油动机均是连续控制型单作用缸，油动机内的活塞，一侧承受工作腔油压，一侧承受（非工作腔）机械弹簧作用力。当工作腔油压被快速卸掉时，活塞在弹簧力作用下带动阀杆实现快关，在接近全关状态前工作腔内仍存有较高的油压作用于活塞，用以缓冲弹簧力及机械惯性，同时少量的工作油会持续通过活塞上的节流器（流动方向如图1中深灰色线标示），再通过缓冲环与活塞之间的间隙直接进入非工作腔，从而实现机械缓冲。
.png)
图1 高压主汽调节阀快关过程的缓冲示意图?
a—深灰色箭头为缓冲油压方向；b—浅灰色箭头为阀门快关方向；c—21为缓冲环；d—13/14为活塞上节流器
1.2 设计验收标准
相比前期18台CPR1000MW核电机组，GE（ALSTOM）在EPR1750MW机组的汽机高压主汽截止阀（高主，GSE）和高压主汽调节阀（高调，GRE）设计中，首次将汽机阀门快关过程分为延时时间T1（DCS发出指令至汽机阀门开始动作那一刻）、有效快关时间T2（阀门从约97%开度快关至3%）、缓冲时间T3（阀门从3%开度缓慢滑行至0%），且均要满足对应的验收标准。其中缓冲时间T3，用于验证在快关过程中缓冲装置是否可有效吸收机械冲击，保护汽机阀门的工作面。而前期CPR1000MW项目均以汽机阀门总关闭时间（=T1+T2+T3）、延时时间T1合格即可，忽略了机械冲击对阀门寿命的影响。
以汽机高调阀门（GRE）为例，ERP汽机阀门快关的验收标准如图2。
2 原因排查与分析
2.1 机械缓冲环尺寸不合理
如图1，阀门在弹簧力作用下自左向右快速关闭过程中，工作腔内高压抗燃油被活塞压缩而压力增大，有很小一部分通过活塞上节流器（d—13/14）→配合间隙→非工作腔，从而实现缓冲效果。如果配合间隙增大，将导致通过节流器（d—13/14）的油压被加速泄掉，缓冲效果变差，机械撞击将加剧。
.png)
图2 高压主汽调节阀快关时间验收标准?
2.2 根本原因
在目标核电机组汽轮发电机的技术转让规格书中，设计方（GE）未明确汽机阀门快关过程中T1、T2、T3及快关总时间的验收标准而在调试程序中明确提出，东汽仍沿用自身给CPR1000MW核电机组的供货技术规格，进而导致所供汽机高压阀门的缓冲时间T3≤50ms，不满足验收标准，现场机械撞击现象严重。
3 处理方案及改进措施
将目标核电机组的1、2号机共计16台高压油动机返厂改造，并依据EOMM和验收程序完成厂内验收测试、返场验收测试。
（1）将油动机旧缓冲环进行破坏性拆除，清洗油缸及集成块，并检查油动机各节流孔，发现存在少量被堵塞问题，厂内更换新节流孔后回装。
（2）检查插装阀CVP\CVS尺寸，并按照经验数据0.02～0.03mm按照控制卸载阀CVP、CVS的配合间隙。
表1 某核电机组汽机高压油动机返厂改造—CVP间隙值
（3）厂内重新加工缓冲环，测量新缓冲环尺寸、活塞与缓冲环的间隙值，分别复装一台GSE、GRE油动机进行试验，若T1、T2、T3有一项不合格，则重新加工缓冲环直至验收合格，获得如表3所示准确数据，再应用于其他阀门并分别进行验收测试。
（4）检查插装阀与端盖之间密封圈。拆除高主CVP插装阀时，发现插装阀与端盖之间密封圈普遍存在切边现象（可导致漏油），CVP螺杆固定螺母无O圈槽，而且端盖密封面倒角较大，容易引起切边（2号机此部件为国产件，带有O圈槽）。
表2 某核电机组汽机高压油动机返厂改造—CVS间隙值
.png)
.png)
图3 插装阀与端盖之间密封圈存在切边问题?
高压端盖Yx型密封圈均出现1\3圈磨损、表层脱落、疑似腐蚀等现象，用手摸表面有小面积片状脱落。
.png)
图4 高压端盖Yx型密封圈疑似腐蚀?
1号机高主CVP插装阀为进口件，无相关密封件信息，现场根据旧密封圈尺寸进行选配、回装，CVP调整螺杆固定螺母与端盖密封圈尺寸为（Φ56.8*3.1），CVP端盖堵头密封圈尺寸为（Φ8.75*2.65），CVP阀套密封圈尺寸为（Φ78.74*5.33、Φ59.92*3.53）。
（5）拆检1号机高主CVP螺杆与固定螺母之间密封件（国外进口，密封件特殊而且需要加热安装），因厂内现无相应密封件，且现有状态良好，故暂不更换。
.png)
图5 高压端盖Yx型密封圈暂不更换?
（6）厂内检查发现，1号机高压CVP插装阀的端盖密封圈均带有抗挤压环，而2号机没有。
.png)
图6 2号机国产化CVP（左）缺少抗挤压环???
（7）2号机使用的高压CVP插装阀的制造工艺较1号机进口件较差。
.png)
图7 1号机（左）、2号机（右）高主CVP插装阀表面加工工艺对比?
（8）弹簧及弹簧底座除锈、防锈处理。
（9）油动机压力变送器密封优化处理。
油动机原有压力变送器缺少密封槽，本次改造对压力变送器增加了垫圈并内陷O圈的形式进行密封，如图9所示:左图为改造前某核电机组现场压力变送器，缺少密封槽，且安装承包商使用生胶带进行密封;右图为本次改进后压力变送器密封形式:垫片+O圈。
.png)
图9 油动机压力变送器密封优化处理（右）?
（10）返厂改造使用指定的高压抗燃油。
返厂改造前，多次跟厂内核实确认试验用油应为美国科聚亚（原美国大湖）46SJ型号抗燃油（与某核电机组现场一致）;返厂改造期间，发现厂内用油实为美国富地雷蒙森牌抗燃油，后厂内解释为工人加油错误所致。针对此事件，推动厂内整改及重新试验，杜绝使用油品不一致引发的抗燃油结块、堵塞等隐患。
4 改造后的效果
（1）完成油动机跑缸、泄露率测试及打压试验。根据某核电机组现场调试程序中，仅对GSE、GRE阀门液压回路进行135bar的耐压试验，而汽机阀门EOMM中要求打压值为180bar，故在厂内重做180bar打压，保压10min，检查油动机各结合面，确保未见漏油。（2）厂内再试验数据验收合格，返场后的再试验数据全部合格。
5 结束语
某核电机组汽机主汽高压阀门缓冲时间T3不合格问题的彻底处理，（1）试验人员应全面、仔细对比EOMM、EOMR、调试程序标准及前期经验数据等设计、供货、调试文件及运维数据，及时发现不符合项并及早推动整改;（2）某核电机组汽机主汽阀门从出厂到现场调试共历经4年，期间缺乏定期设备维护保养措施，给现场调试启动工作带来诸多问题，如密封圈老化、节流孔堵塞、油质恶化、缺少轴承润滑、阀体腐蚀等。因此在现场工程阶段，尤其针对进度严重延误的机组，需根据EOMM手册等输入，制定严格的维护保养措施并现场落实;（3）建议后续机组的业主、工程接口部门（机械维修、仪控调试等）提前介入上游EP的驻厂监造环节，参与见证汽机阀门油动机的装配、出厂验收测试，推动厂内尽量模拟现场实际条件，且出厂验收结果需全部满足调试程序标准;同时全面检查同期国产化设备的符合性和差异性，争取在厂内解决此类严重不合格项，以减少或避免调试阶段推动解决所带的重大商务问题、巨额的时间及人力成本。
参考文献
[1]沈斌，王展翅.大型工业汽轮机危急遮断电磁阀（组）可靠性和可用性的改进[J].自动化博览，2018，10（3）:127-129.
[2]范文强.油动机快关外部缓冲性能及实验台设计研究[D].上海交通大学，2014.
[3]韩旭.超（超）临界机组调门快关技术理论研究及仿真分析[D].浙江大学，2017.
论文作者:高爱民
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：汽机论文; 阀门论文; 机组论文; 密封圈论文; 核电论文; 动机论文; 高压论文; 《当代电力文化》2019年 19期论文;