浅议注汽调节阀的故障原因与处理措施

    中原大化集团有限责任公司尿素厂二氧化碳机组采用抽汽注汽冷凝式汽轮机作为原动机。5.24MPa、422℃的主蒸汽经高压快关阀和高压调节阀进入汽轮机，膨胀作功后，部分中压蒸汽抽出送给工艺系统。0.44MPa、147℃的低压蒸汽经低压快关阀和注汽调节阀进入汽轮机参与作功。然后与另一部分经过中压调节阀进入低压缸的主蒸汽一起排向冷凝器。其中，注汽来源于高压甲铵冷凝器（E104）副产的低压蒸汽，适当的注汽量是平衡低压蒸汽管网压力、减少尿素装置蒸汽消耗和确保二氧化碳机组安全经济运行的关键。正常生产时，注汽快关阀处于全开位置，注汽量通过主控调节注汽调节阀来实现。

    注汽调节阀（YA08224）自1990年正式投用以来调节一直较稳定，但进入2000年以后，当主控调节YA08224时，多次发现机组转速大幅度波动，严重危及机组的安全。为减少机组大幅度波动频数，主控曾一度不随E104副产低压蒸汽量的增加而开大YA08224，这样又导致低压蒸汽管网超压，汽耗增加，给系统平衡操作带来很大困难。为解决这个问题，对注汽调节阀存在的故障进行分析和诊断，并对故障条件下的操作提出注意事项，以确保机组安全经济运行。

一、调节阀故障的出现

    YA08224和低压蒸汽放空阀（YB08224）是低压蒸汽压力（P08224）的分程调节阀。正常生产时，低压蒸汽一般不允许放空，通过主控调节YA08224来平衡低压蒸汽管网压力和决定注入汽轮机的蒸汽量。满负荷时设计注汽量为19.56t/h（此时现场阀门开度约为18mm）。

    注汽调节阀正常情况下，主控改变YA08224的输出信号从0~100%，现场低压二次油压应从0.2~0.48MPa（表压）、注汽调节阀开度从0~60mm对应变化。1999年9月大修后，对YA08224进行试验，结果如表1所示。

表1 YA08224的主控输出信号、二次油压和阀门开度对应关系

    由表1可看出，该阀动作灵活好用，线性好，与设计参数基本符合。1O月1日，系统恢复开车后，调节阀门动作正常。

    但是，2000年3月29日17：00，在缓慢开大YA08224的过程中，发现注汽量（F08202）长时间不变化，后突然升至20t/h以上，随之F08202和机组转速大幅度波动，经确认因YA08224阀门波动所致，现场立即对其进行限位，机组转速很快恢复正常。以后在加大注汽时又几次发现该阀有波动现象。

二、阀门故障诊断

    4月12日利用系统停车机会对YA08224进行试验。在主控信号0~50%范围内，二次油压不随主控信号改变而变化，说明卡膜调压器动作迟缓。试验后主控将信号回到0，但现场阀门停留在31mm处不动作，怀疑该阀还存在着卡涩现象。

    先对卡膜调压器进行调整，调整后二次油压随主控信号改变而变化。但现场阀门仍不动作，将主控信号再次回0，现场打闸卸掉控制油，阀门还是不关闭。可认定YA08224确实存在卡涩现象。

    由于时间紧迫，YA08224现场压到位后机组恢复开车。投注汽时，现场适当退出限位，当主控信号由0逐渐加到30%左右，F08202有量指示，随后F08202随YA08224的信号增加而相应变化，说明该阀在某一部位有卡涩，其它部位动作灵活。

    为确定注汽调节阀卡涩元件，以便缩短检修时间，借用停车机会，对油动机构与调节汽阀阀杆相连、断开时，YA08224的主控信号、二次油压和阀门开度的对应关系进行观察，结果见表2。

表2 YA08224的主控输出信号、二次油压和阀门开度、阀杆位置对应关系

    由表2可看出，当油动机构和调节汽阀阀杆断开时，除零点不对应外，其它基本正常，汽阀阀杆动作灵活，说明油动缸内部不存在问题。而当油动机构和调节汽阀阀杆相连时，阀门停在15mm处不再动作，说明YA08224的阀头存在卡涩现象。

三、故障条件下的操作

    1、机组运行时的操作注意事项

    1）由于YA08224零位不对应，主控可参照表2的有关数据来调节。
    2）为防止调节YA08224而引起机组转速大幅度波动，建议做2套限位工具，分别固定在阀开和阀关的位置，并结合阀门开度和卡涩部位使限位与阀位间留有一定的空间，使阀门能够相对自由开关。主控增减注汽时，联系现场及时改变限位位置，以便按生产所需注入蒸汽量。
    3）由于当时只有1套限位工具，把它置在限开的位置。需要加大注汽量时，主控和现场人员对照表2的相关数据及当前阀位来判定限位是否需要外移。当阀位已达限位时，待现场限位外移后再增大注汽。由于在阀门关闭方向未设限位工具，需要减少注汽量时，主控调节幅度要小，每次关阀幅度小于0.5%，以防阀门突关，引起油压波动使机组跳车。
    4）如果阀位已开封卡涩部位（约在l5mm之外，平常阀位0~15mm基本能满足生产，这种情况很少），主控调节不起作用时，将主控信号调整到略大于当前阀位所对应的信号，由现场拉开，以满足生产所需。

    2、开停车时的操作注意事项

    1）系统停车后，主控将YA08224的信号回到0，现场确认该阀是否全关。如未全关，现场压到位，确保YA08224阀位关到0，否则，机组冲转时，易出现油压波动机组跳车。如压不到位，机组过临界前，不能打开低压快关阀，不然仍要导致机组跳车。 

   2）投注汽前，确认阀位。若全关，现场将限位设在5~7mm处，以防止注汽时阀门突然开得过大，引起油压波动，此时，按正常时的开车步骤进行，即机组建立控制油后先旋开低压快关阀手轮再冲转，过临界转速后根据情况来注汽，注汽时参照表2的数据，主控将信号由0逐渐增加，当加到25%后，每次开阀的幅度不要超过0.5%，且注意观察F08202是否有量指示，若信号给至40%，仍未见阀门打开，主控将信号退回30%左右，由现场强制打开。若阀门压不到位（尽量压至7mm之内），将限位移至关闭位置并限死，机组建立控制油后应先冲转过临界转速，到需要注汽时，再缓慢打开注汽快关阀，即由快关阀来控制注汽时间，然后将YA08224的信号给至与阀门基本相对应的位置，现场缓慢后退限位，观察阀门有无关闭迹象，若有限位不退出，若无将限位退出后设在阀开位置。随后按照机组运行时的操作方法进行。

四、结论

    2001年4月年度大修时，拆开注汽调节汽阀.发现阀头内侧和轴套间拉毛严重，有两处硬性杂质打出的伤痕，分别约为16mm×10mm和12mm×8mm，与故障判断结果吻合。这次检修更换新的卡膜调压器，拉毛处打磨处理，清理干净后回装。注汽调节阀试验及投用结果，均动作灵活好用。至此，该阀存在一年多的故障消除。故障期间，因发现及时，操作恰当，二氧化碳机组未因该阀原因出现喘振现象、停车或延误开车，有效地保证了机纽的安全运行。

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