电厂锅炉二级减温水执行机构的故障原因及改造措施

作者： 2014年11月21日来源：浏览量：

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通常，火力发电厂锅炉在高温高压条件下工作，锅炉过热器出口的蒸汽温度要控制在540±5℃范围内，如果汽温偏低则会降低全厂的热效率和影响汽轮机的安全运行，大约汽温每降低5℃热效率会下降1%。如果汽温过高则会发生

通常，火力发电厂锅炉在高温高压条件下工作，锅炉过热器出口的蒸汽温度要控制在540±5℃范围内，如果汽温偏低则会降低全厂的热效率和影响汽轮机的安全运行，大约汽温每降低5℃热效率会下降1%。如果汽温过高则会发生锅炉爆管等设备损坏事故。
       在机组运行中，为了保证过热器不致超温这个任务由过热汽温度自动调节系统来完成。喷水减温是调节锅炉过热、再热汽温的主要手段，通过控制执行机构开度调节减温水流量的大小来达到控制汽温的目的。
过热蒸汽汽温自动调节系统的稳定性和准确性在很大程度上取决于执行机械的性能指标，如果执行机构发生卡涩故障，会导致主汽温自动调节系统失控退出运行；如果执行机构传动部分卡死，运行人员则无法操作，汽温失控，将对锅炉安全运行造成严重威胁。
一、2号炉二级减温水执行机构故障情况
        减温水执行机构的工作原理如图1所示，电机转动产生力矩推动与阀芯相连的执行机构轴杆上下移动，就起到了对调节阀进行开大关小的调节作用。
        云浮发电厂2号炉采用英国ROTORK智能型产品作为减温水调节的执行机构。近年来，2号炉A/B两侧二级减温水执行机构多次发生故障，每次都导致主汽温自动调节系统失控退出运行，不但影响了主汽调节自动控制系统的可靠性，也严重地威胁着机组的安全、经济运行。针对这一问题，我们查阅了2004年和2006年锅炉运行记录和大小修记录，整理了执行机构故障有关数据，对2号炉减温水执行机构的历次故障进行了调研分析，对执行机构的工作原理、产生的作用有了充分的认识，并对执行机构产生故障的原因作了详细的分析，分析数据见表1、表2。

图1执行机构原理示意图
表1 2号炉二级减温水执行机构出现故障次数统计表

表2 2号炉二级减温水执行机构出现故障种类和所占比例统计表

从表2看出，2004年、2005年的机械故障分别占总故障率的50%和80%，是重点需要解决的问题。
二、执行机构发生故障的原因分析
        为了寻找二级减温水执行机构产生故障的主要原因，我们到现场对执行机构进行检查和分析：
①执行机构内控制卡件接线采用了卡槽插头，虽然线路较多，布置较乱，但卡件间接线不存在松动现象，故发生电气故障的机率很小。
②动力电缆和信号电缆凌乱，中间1号-4号端子连接动力电源；周围1号-47号端子连接控制信号。1号-47号端子接线位置窄，接线时可能因螺丝没拧紧而造成信号线松脱，疑是产生故障的原因。
③现场检查发现执行机构密封不良。执行器的电缆入口有3个，其中一个是动力电源电缆入口；另一个为控制信号电缆入口；还有一个备用电缆口。备用电缆口没有封堵，执行器露天安装，雨水可能进入执行器。另外，电缆保护套管出现许多裂纹，其密封性明显降低。以上两点都有可能产生故障。
④执行机构轴承套和轴杆螺纹不配套。原来的轴套螺纹精度不高，毛刺较多，齿纹顶部锋利，运行中容易造成切割、磨损变形，造成螺纹的损坏加剧，导致机械卡涩，引发故障。因而，此因素是故障产生的主要原因。
⑤经现场观察及测量，执行器支架与阀门产生的热位移基本相等，没有产生相对位移，所以不是产生故障的要因。
⑥经测量，执行器存在安装中心不准的问题，执行器与阀门固定用的螺丝松动，当执行器动作，转轴受力不平衡时，更加重了螺纹的磨损变形。因此，该因素是产生故障的主要原因。
⑦ 经检查，执行器行程设置和动作速度设置都在合理的范围内，不是产生故障的要因。
⑧执行机构关断模式不适合。查阅执行器设定参数，采用的是力矩关断模式，执行器阀门每次全关时，执行器轴套和轴杆都要承受超过正常运行的7～8倍力矩。在此大力矩作用下，很快就会损坏轴套和轴杆的螺纹，导致机械卡涩。该因素是产生故障的主要原因。
⑨执行机构力矩动作值大。查阅执行器的设定参数，执行器力矩动作值为80%额定出力，达到了4×103N.m。当该力矩作用时，加剧了轴套和轴杆的齿纹损坏。该因素是产生故障的主要原因。
⑩执行机构定期维护制度不完善，巡查制度执行不严，定期维护制度不规范，设备巡查不到位，不能将机械磨损的状况及时反馈。该因素是产生故障的主要原因。
三、采取的整改措施
        针对2号炉过热器汽温减温水调节的执行机构多次出现卡涩，导致主汽温自动调节系统退出运行的现象，依据DL612-1996《电力工业锅炉压力容器监察规程》、《火力发电厂煤粉炉防爆规程》、《热工技术监督规程》、《云浮发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》的要求，2006年5月，我们利用2号机组大修机会，对2号炉过热器汽温减温水调节的执行机构进行了技术改造。
①针对执行器内部接线有松动现象，重新接线，对不能拧紧的端子点进行焊接，以便有效防止接线松脱。
②更换就地接线盒到执行器的老化电缆，并重新布置动力电缆和控制电缆。考虑到施工工艺质量和美观，现场所有的执行器电缆穿入口接头用金属软管。使用双边、镀锌接头，规格为M32X2-1。配套使用的金属软管内径为25mm。控制电缆和动力电缆分开，接线入口按规定密封。重新测量执行机构电气部分的绝缘指标，符合要求后投入运行。
③加工整套的推力轴杆和轴套，采用更耐磨损、韧性更好的合金铜材料，并相应加粗轴杆，由2.5cm增加到3cm；适当加大螺距，由原来的2.0mm增加到2.5mm。在安装驱动杠杆之前，必须保证驱动杠杆与驱动转轴之间的结合面干净光滑，使执行机构的推力轴套和推力轴杆齿纹配套，螺纹完全咬合，防止执行机构发生卡涩。
④调整支架固定螺丝，使执行机构支架与阀芯中心对准，执行机构应紧固在防振、防挤压的平面上。安装时应采用合适的紧固螺栓固紧，防止松动，如有可能应先安装在终端控制器上。如果分开安装，执行机构与终端控制器的相对运动会发生变化，也会引起杠杆的变化。
⑤将关断方式由力矩关断修改为位置关断，避免因执行器全关时轴杆动作过大而致使阀门关闭过严导致的重新开启时卡涩现象。
⑥参考厂家提供的机械可承受力矩值，减小动作值到额定值的50%，避免当阀门确实发生卡涩时，损坏轴杆螺纹或轴杆弯曲。
⑦定期检查执行机构，定期添加润滑油。每月在推力轴承上添加黄油润滑，并每半年检查一次减速箱油位及质量，必要时添加或更换。2006年7月在2号机组大修期间，把旧的润滑油脂冲洗掉，重新灌注新的高温极压2号锂基润滑脂；更换损坏或老化的密封圈。
四、改造后的实际效果
        我们对执行机构进行了多方面的改进后，消除了执行机构因动作频繁而造成的机械损坏和一些电气方面的隐患。现在，执行机构安装基础稳固，可动部分灵活可靠；机构连接处牢固；制动装置灵敏可靠；全行程动作无振荡现象；各行程开关、力矩接点动作正确。经过近半年的观察，现2号炉过热器汽温减温水调节的执行机构再没出现过卡涩、电气控制故障等情况。
五、结论
        2号炉二级减温水执行机构改造后再也没有出现过故障。过热器汽温自动调节系统能稳定、可靠地投入，使锅炉燃烧稳定降低了运行人员劳动强度。运行人员合理调节减温水流量节约了大量的减温水及减少了工质热损失，有效地减少了机组的启动次数和设备维护费用，大大地减少了锅炉过热器和再热器爆管次数，确保了锅炉长时间带高负荷安全经济运行，并取得了良好的经济效益。

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