汽轮机速关阀故障原因分析及处理
摘要
介绍汽轮机速关阀在运行过程中异常关闭及开车过程中无法打开的故障现象，对速关阀相关油路、电路逐一检查，确定故障原因。通过停机对电磁阀供电线路进行更换、对调汽阀行程重新调校，使相关故障得以排除，保障了装置的平稳运行。
关键词
汽轮机，速关阀，电磁阀，调气阀，弹簧
1 概述
宁夏和宁化学有限公司配备两套40000m／h空分装置，为后续工段提供所需氧气、氮气。该空分装置采用一拖二压缩机组，其中汽轮机为国产多级冷凝式汽轮机，型号为HNKS50／71，输出功率29330kW，转速4690r／min，进汽压力9.8MPa（表压）、进汽温度525℃，排汽压力0.013MPa（绝压）。
汽轮机速关阀是蒸汽管道与汽轮机之间的主要切断装置，正常运行时蒸汽依次通过高压蒸汽电动阀、速关阀、调汽阀进入蒸汽室带动汽轮机做功。当空分装置出现紧急情况时速关阀可快速关闭，切断蒸汽，使汽轮机安全停机。该速关阀自原始开车以来多次出现异常关闭和无法打开的故障，以下对典型案例进行分析。
2 速关阀工作原理
速关阀由阀门本体和油缸组成，阀体用于切断蒸汽，油缸相当于执行机构。关闭状态时，主阀碟在弹簧力作用下压紧阀座切断蒸汽。当需要打开速关阀时，启动油进入油缸活塞右端，在油压推动下克服弹簧力向左移动并形成密封。随后速关油进入活塞盘左侧，建立压差推动活塞整体向右移动，带动阀杆和阀碟开启阀门。
正常运行中，速关油克服弹簧保持开启；当速关油失压时，弹簧推动活塞脱开并瞬时泄压，阀门关闭。主阀碟上设有卸载阀，开启时先动作卸载阀，使阀前后压力平衡，便于阀门开启。
打开速关阀步骤包括：
1）速关油换向阀逆时针旋转90°，确认速关油压力为0。
2）启动油换向阀逆时针旋转90°，启动油压建立蓄压，确认启动油压为0.85MPa。
3）速关油换向阀顺时针旋转90°，速关油压建立至0.85MPa。
4）启动油换向阀顺时针旋转90°，启动油压缓慢下降归零，速关阀打开。
3 故障分析及处理
3.1 速关阀异常关闭
2017年1月26日，装置因速关油压低联锁停车。供油压力趋势显示总管压力稳定，而速关油压瞬间由0.85MPa降至0。现场未发现油路泄漏，排除供油异常。检查电磁阀供电电压正常，但SV1122保险烧坏，接线端子测得电压反复变化。更换保险及接线端子后恢复正常。2018年3月11日同类故障再次发生，经排查原因一致。
核查供电线路，发现电缆较长且线径较小，未单独敷设管道，与其他仪表线路并入线槽，受电磁干扰导致电压降低，电磁阀无法动作，速关油泄压联锁停车。电压下降导致电流增大烧坏保险，感生电势引起端子电压残留。
因此在2018年8月大修时实施措施：备用芯单端接地、电缆更换为2.5mm²并单独敷设、保险更换为1.5A并加反向二极管。此后未再发生此类故障。
3.2 速关阀无法打开
3.2.1 第1次无法打开
2020年12月21日，锅炉异常导致高压蒸汽系统失衡，装置急停后重新开车时速关阀无法开启。排查供油、电磁阀均正常。更换速关组件后恢复正常。拆检发现启动油换向阀回油口缺少限流孔板，泄压过快导致速关油升压速度不足而活塞脱开。重新安装限流孔板后，速关阀恢复正常。
3.2.2 第2次无法打开
2021年9月22日，大修后开关调试时，执行第4步后启动油压与速关油压同时下降至0.4MPa并停滞。排查发现油管连接错误：启动油管连接到回油口，回油管接到进油口。现场压力表显示正常但实际油流路径错误，致速关阀无法开启。纠正连接后恢复正常。
3.2.3 第3次无法打开
2022年9月10日，大修后调试正常，但引入蒸汽开车时速关阀无法开启。排查表明唯一变量是蒸汽引入。关闭高压蒸汽后可正常开启。监控显示建立速关油压时机组转速上升至400r/min，说明调汽阀泄漏造成阀前后压差过大，超过速关油压时阀门不能开启。重新调校调汽阀行程后故障消除。
3.2.4 第4次无法打开
2023年9月14日，大修后调试时速关阀无法开启。油路、电路正常，高压蒸汽未引入，不存在压差过大问题。解体检查发现弹簧安装位置错误，呈倾斜并压在油缸凸起处，导致活塞盘与活塞不能密贴，速关油泄入回油通路压力归零。调整弹簧位置后恢复正常。
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速关阀是汽轮机极为重要的阀门，其能否正常开启与关闭直接关系到空分装置的安全与稳定，进而影响整个工艺系统生产。通过对近年来故障的分析与处理，了原因如供电电压异常、限流孔板缺失、油管连接错误、调汽阀泄漏及弹簧安装错误等，积累了宝贵经验，为同类机组的故障处理提供了参考。
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