引言
300MW级以上火电机组一般设计有小型变速汽轮机，用于拖动锅炉给水泵。由于机组蒸汽压力较高，驱动锅炉给水泵的汽轮机额定工作转速一般都在5300r/min以上，其控制系统要求在如此高的工作转速下确保机组稳定运行，根据工况变化能够快速调节和稳定转速，一旦机组发生故障还能够实现J决速遮断停机。目前，汽轮机的控制系统都已采用或正在改造为数字电液控制系统 ，与机械液压、模拟信号控制的系统相比，其控制精度、响应速度、可靠性等都已大大提高，但是系统发生故障仍难避免，给机组运行带来重大风险，甚至会引起汽动给水泵超速飞车事故。某电厂汽动给水泵调试、试运时，调节保安系统出现了许多故障降一，故障诊断难度、处理工作量都比较大。
一、调节保安系统概述
N3.782一0.8538型汽轮机用于驱动300MW级机组50%容量的锅炉给水泵，为单缸、变速、凝汽式，配备数字电液控制(MEH)系统。其调节保安系统设计为2个相对独立并且相互联系的部分，分别采用高压抗燃油和低压润滑油作为控制介质，即调节汽门采用高压抗燃油系统调节，主汽门则采用独立的润滑油系统控制。
给水泵驱动汽轮机(以下简称小机)调节汽门的油路控制系统见图1，其调节、高压安全油系统主要包括伺服阀、快速卸荷阀、油缸、蓄能器、遮断电磁阀等。高压抗燃油来自主机的抗燃油站，由于抗燃油站与小机布置较远，所以在小机油动机(机头位置)附近设计安装有1个高压蓄能器和1个低压蓄能器，分别用于稳定高压油和有压回油管路的油压，每个蓄能器分别安装2个截止阀，此二阀组合使用能实现蓄能器的在线维修或试验;在有压回油和无压回油的管路上分别设计有截止阀和单向阀，可以对MEH液压系统做在线检修。调节汽门的开关控制信号经伺服放大器放大后，在电液转换器中转变为液压信号，控制伺服阀内的滑阀左右移动，向左移动，高压油进人油动机油缸上腔，油动机油缸下腔的油泄掉，油动机活塞向下移动，带动调节汽门开启;反之，伺服阀内的滑阀向右移动，高压油进入油动机油缸下腔，油动机油缸上腔的油泄掉，油动机活塞向上移动，带动调节汽门关闭。当油动机活塞移动时，同时带动2个线性位移传感器，将油动机活塞的机械位移转换成电气信号，作为负反馈信号与计算机处理后送来的信号相加，直到此相加后的信号等于零后，伺服阀的滑阀回到中间位置，此时调节汽门停止移动，并保持在一个新的工作位置。在执行机构的控制块上安装有与油动机油缸上、下腔分别相连的2个卸荷阀，高压抗燃油通过与油动机下腔相连的卸荷阀内部的节流孔建立高压安全油，卸荷阀内部构造见图2。
主汽门的油路控制系统见图3，其调节及低压保安系统主要包括主汽门启动阀、启动电磁阀、挂闸电磁阀、手动停机阀、停机电磁阀、危急遮断器、危急遮断油门、油路切换阀、喷油试验阀、复位阀、活动试验电磁阀等。小机润滑油泵启动，调节油通过危急遮断油门的滑阀进入低压保安油管路，当低压保安油系统的排油口都关闭后，低压保安油将缓慢建立，可以通过主汽门启动阀或启动电磁阀，开启高、低压主汽门。主汽门开启过程描述为：随着低压保安油建立，主汽门油动机油缸内的滑阀右移(见图4) ，油缸左右腔串油通路关闭，然后将主汽门启动阀的手轮顺时针旋下至旋不动为止，再逆时针慢慢向上旋开启动阀至旋不动为止，在主汽门启动阀向上开启过程中，启动阀内的调节油排油口将慢慢关闭，调节油进入油动机油缸的右腔，将主汽门打开，或者将启动电磁阀带电(此时启动阀手轮应旋至最上端，处在开启位置)，也可以将主汽门打开，待主汽门完个开启后，启动电磁阀失电。
小机保安系统包括调节汽门的高压安全油系统和主汽门的低压保安油系统，其功能通过机械超速及手动遮断装置和电气遮断停机系统(ETS)实现。当危急遮断器动作、手动扫一闸或ETS电气停机信号发出时，主汽门的低压保安油泄掉，图4中的滑阀左移，主汽门油动机的油缸左右腔油路串通，在弹簧力作用下主汽门迅速关闭;同时主汽门的低压保安油路上的压力开关因低压保安油压低而动作，使得调节汽门的2个遮断电磁阀带电动作，将高压安全油泄掉，快速关闭调节汽门;同样地，调节汽门的高压安全油路上也装有压力开关，一旦此压力开关动作，能够将动作信号传递给小机的ETS系统，主汽门的停机电磁阀带电动作，将低压保安油泄掉.快速关闭主汽门，这样就将调节汽门高压安全油系统和主汽门低压保安油系统紧密地联系在一起。
二、故障诊断与处理过程
2.1调节汽门晃动
汽门晃动的故障原因很多并且较复杂叫，分析图1调节汽门的油路控制原理可知，高压安全油压力偏低、系统油压波动、电液伺服阀卡涩、油质恶化，以及控制系统故障等都可能引起汽门晃动。新建机组调试和老机组长期运行中，经常出现此类故障，但是故障特征和故障原因往往不同。某电厂小机的低压调节汽门在机组试运期间，频繁发生晃动，摆动幅度时大时小，持续时间长短不一，没有规律性，故障诊断和处理很困难。
通过长时间观察和分析晃动的故障特征，逐步采取检查和处理措施，首先检查高压抗燃油系统，系统高压油压力维持在13.8MPa 左右，小机机头显示的高压安全油压约为13.5MPa ，调节汽门晃动时油压比较稳定，波动非常小;更换低压调节汽门的电液伺服阀，故障没有明显改善;更换MEH控制系统的卡件，没能解决调节汽门晃动;检查控制柜接地线路，并测试干扰信号强度，没有发现明显的故障因素;最后决定全面、细致地排查控制系统的接线、插头等，并检查LVDT(线性位移传感器)的工作性能，检查结果表明低压调节汽门的LVDT工作正常，控制系统某些接线松动，更换接线的压板并将松动的接线紧固，经过长期的试运检查和确认，效果比较明显，调节汽门没有再发生大幅度晃动，只是偶尔轻微摆动，分析认为轻微摆动是由系统油压变化引起的，调节汽门晃动的故障得到了处理，从而保证了汽动给水泵能够长期、安全、稳定运行。
2.2挂闸故障
全面研究主汽门的控制油路及其工作原理，小机挂闸故障主要存在4种原因：(1)手动停机阀卡涩、泄油;(2)停机电磁阀泄油;(3)主汽门启动阀卡涩、泄油;(4)危急遮断油门的进油口堵塞或者其排油口封闭不严。油质不合格、细小颗粒含量高，是造成操控阀卡涩、泄油的主要原因之一。主汽门启动阀、手动停机阀、停机电磁阀，以及与危急遮断器喷油试验相关的某些操控阀都集中安装在机头的控制块上(见图5) ，此控制块内部加工有复杂并相通的油路，控制块加工完成后，若不彻底清理内部油路，残留的微小颗粒在滤油冲洗阶段难以清洗干净，必将引起操控阀内部滑阀的卡涩、磨损和泄油。
小机调试时多次出现低压保安油压偏低、挂不上闸。将手动停机阀解体、检查，发现内部有许多细小颗粒，滑阀发生卡涩，已不能将低压保安油的排油口封住，造成低压保安油泄油、小机挂不上闸，此外，这还可能造成手动打闸失灵，引起小机超速飞车。主汽门启动阀内部的滑阀也因细小颗粒发生卡涩，造成“十”字形活塞(见图3)不能将滑阀的低压保安油通道封住，低压保安油通过主汽门启动阀上部的排油口泄去，造成低压保安油压偏低、小机挂不上闸。
2.3主汽门打不开
分析图3主汽门控制油路，主汽门打不开主要有2个原因：(l)低压保安油压力偏低，主汽门油动机的滑阀向右移动不到位，调节油不能顺畅进人油缸右腔，并且油缸左右腔油路串通;(2)主汽门启动阀故障。小机调节保安系统调试时，低压保安油建立后压力显示正常，主汽门却打不开，分析认为由于主汽门启动阀故障所致，将主汽门启动阀解体检查，发现启动阀内部的滑阀卡涩，去主汽门的调节油排油口封闭不严，造成开启主汽门的调节油压力偏低，主汽门打不开。
2.4主汽门调节油压偏高
小机挂闸后，高、低压主汽门便随之慢慢开启，而此时主汽门启动阀并未开启，并且当高、低压主汽门都完全打开后，主汽门的调节油压很高，同时低压保安油压力也升得很高。全面分析主汽门油路控制原理，并就地检查油路，断定向主汽门供应调节油的管路上的节流孔(图3中的节流孔l)存在问题，将图5所示的小机机头的控制块拆卸，检查其内部连接油路，结果表明，向主汽门供应调节油的油路没有安装节流孔，与之相邻的低压保安油的压力取样通道内却有一个节流孔，分析认为这是由于在设备出厂前，将主汽门调节油路上的节流孔错误地安装在了低压保安油的取样通道内，造成向主汽门供应的调节油流量和压力都偏大，即使主汽门启动阀不开启，启动阀内泄油，主汽门也能够慢慢开启，当主汽门都完全开启后，低压保安油压将近似等于主汽门调节油压。将此节流孔恢复安装后，小机挂闸，主汽门并没有随之开启，等主汽门启动阀开启后，主汽门才慢慢开启，并且主汽门的调节油压和低压保安油压都恢复正常。
三、结语
某电厂驱动锅炉给水泵的变速汽轮机调试时，其调节保安系统出现了多项故障，总结故障诊断和处理的过程，得出结论如下：(l)调节汽门晃动时系统油压比较稳定，采取更换电液伺服阀、控制卡件等措施，调节汽门晃动没有改善，然后对控制系统做了全面排查，发现控制系统接线松动，这是造成调节汽门频繁晃动的主要原因。(2)手动停机阀和主汽门启动阀内存在许多细小颗粒，造成内部滑阀卡涩，低压保安油泄油、油压偏低，小机多次挂闸失败。(3)主汽门启动阀的滑阀发生卡涩，造成去主汽门的调节油排油口泄油，开启主汽门的调节油压偏低，高、低压主汽门都打不开，尽管此时低压保安油压正常。(4)小机挂闸后，其高、低压主汽门便随之慢慢开启，而此时主汽门启动阀并未开启，并且当高、低压主汽门完全开启后，主汽门调节油压和低压保安油压都偏高，主要原因是设备出厂前机头控制块内的主汽门调节油管路的节流孔没有安装。建议设备出厂前技术管理人员能做好2项工作：确认设备组件安装完备、正确;核实控制块加工完成后内部清理干净，严防调试期间操控阀的滑阀卡涩。
