氣動(dòng)塑料隔膜閥故障分析及防范措施
氣動(dòng)塑料隔膜閥其主要部件為閥頭(上閥蓋、下閥蓋、彈簧托盤、彈簧)、閥桿、調(diào)整螺母和閥體。膜片的額定工作壓力為0.69~0.75 MPa,膜片上部建立油壓后,膜片向下運(yùn)動(dòng),在克服彈簧彈力的同時(shí)推動(dòng)閥桿下移,使閥門關(guān)閉;膜片上部失去壓力時(shí)彈簧反彈帶動(dòng)閥桿上移,閥門迅速打開。
汽輪機(jī)采用數(shù)字電液控制系統(tǒng),其中液動(dòng)隔膜閥(以下簡稱隔膜閥)是控制油保安油路與潤滑油危急遮斷油路的關(guān)鍵部件,當(dāng)手動(dòng)打閘或者主機(jī)超速、潤滑油系統(tǒng)危急遮斷油泄去時(shí),隔膜閥上部油壓隨之泄去,閥桿迅速上移,使控制系統(tǒng)保安油與回油連通而泄壓,自動(dòng)主汽門及調(diào)節(jié)汽門快速關(guān)閉,機(jī)組停機(jī)。
故障現(xiàn)象
(1)閥蓋密封面泄漏。隔膜閥閥頭由上、下閥蓋及膜片用螺栓緊固組成,上閥蓋與膜片之間的腔室內(nèi)引入主機(jī)潤滑油系統(tǒng)危急遮斷油,此密封面自機(jī)組投產(chǎn)后持續(xù)發(fā)生泄漏,多次處理效果不佳。
(2)膜片破裂造成油壓消失,隔膜閥打開。隔膜閥膜片破裂,潤滑油流至高溫管道,只得停機(jī)更換新膜片。事后檢查發(fā)現(xiàn)膜片與彈簧托盤接觸的部位有一個(gè)直徑3 mm的穿孔。
原因分析
?。?)調(diào)整油壓的調(diào)整門(用于泄壓)為針型閥,由于受震動(dòng)等因素的影響,運(yùn)行中會(huì)逐漸關(guān)閉,導(dǎo)致油壓緩慢上升,如調(diào)整不及時(shí),就使膜片在0.80~0.85 MPa超壓下運(yùn)行,加速了膜片的損壞。另外主機(jī)在做超速試驗(yàn)時(shí),轉(zhuǎn)數(shù)升至3 300 r/min左右,由于調(diào)整不及時(shí),隔膜閥油壓曾經(jīng)升高到0.9 MPa,造成短時(shí)超壓。
(2) 上下閥蓋密封面設(shè)計(jì)寬度偏小。檢查發(fā)現(xiàn),泄漏膜片的有效密封寬度(擠壓變形部分)整體小于5 mm,zui窄處僅2 mm。
?。?) 上下閥蓋板材厚度僅5 mm,按上閥蓋有效直徑240 mm、油壓0.8 MPa計(jì)算,承受壓力約為36 170 N,閥蓋板材受力變形,上下閥蓋的密封平面產(chǎn)生內(nèi)張口,使密封面進(jìn)一步變窄,泄漏加劇。
?。?)膜片安裝工藝不合理。檢修人員不熟悉隔膜閥的結(jié)構(gòu)原理,在安裝新膜片時(shí),未采取松開調(diào)整螺母使彈簧失去作用力的措施,而是在隔膜閥打開的狀態(tài)下進(jìn)行。由于彈簧托盤處于高位,膜片與上閥蓋接觸,卻與下閥蓋存在20 mm的間隙。為了讓三者緊固在一起,必須用長桿螺栓強(qiáng)行連接(目的是克服彈簧的彈力),此時(shí)膜片的螺栓孔受到拉扯變形,容易導(dǎo)致?lián)p傷,并且其螺栓孔的位置相對(duì)于閥蓋的螺栓孔向內(nèi)側(cè)偏移并變?yōu)闄E圓,密封面變窄,密封效果變差。
?。?) 氣動(dòng)塑料隔膜閥膜片的膠質(zhì)部分存在氣泡,內(nèi)部有分層現(xiàn)象,而檢修人員在更換前檢查不細(xì),未能及時(shí)發(fā)現(xiàn),安裝后下故障隱患。
?。?)膜片意外損傷。存放、安裝過程中未妥善保護(hù)膜片,膜片接觸腐蝕性液體或者與工具、零部件(比如彈簧托盤存在凸起的邊角)的尖銳部分碰撞、擠壓,損傷、劃傷膜片表面,未能及時(shí)處理,造成泄漏隱患。
防范措施
?。?)仔細(xì)驗(yàn)貨,杜絕使用不合格產(chǎn)品。膜片要妥善保管存放;安裝過程中要注意不使膜片受到碰撞、劃傷;注意檢查上閥蓋、彈簧托盤,消除毛刺,保持接觸部位光滑。通過上述處理后,隔膜閥運(yùn)行良好,確保了主設(shè)備的長期安全運(yùn)行。
?。?) 杜絕膜片超壓運(yùn)行。運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視,發(fā)現(xiàn)油壓超標(biāo)應(yīng)立即通知檢修人員校驗(yàn)壓力表。在確認(rèn)油壓升高后,應(yīng)緩慢旋關(guān)調(diào)整門,將壓力穩(wěn)定在額定范圍內(nèi)。特別要注意在機(jī)組升速以及主機(jī)超速試驗(yàn)中,派專人負(fù)責(zé)就地監(jiān)視油壓并及時(shí)調(diào)整。
?。?)改造上下閥蓋。經(jīng)過論證和實(shí)驗(yàn),在保持控制油系統(tǒng)保安油壓不變和不影響隔膜閥特性的情況下,模仿原零件設(shè)計(jì)形式新加工閥蓋,將厚度增加到10 mm,密封面寬度向內(nèi)擴(kuò)展增加到10 mm。此項(xiàng)措施分別于2003,2004年在1,2號(hào)機(jī)上實(shí)施,效果良好,至今未發(fā)生泄漏。
?。?)完善氣動(dòng)塑料隔膜閥膜片安裝工藝。更換膜片前,首先測量、記錄調(diào)整螺母的外露尺寸,將其向下旋出,使彈簧自由、彈簧托盤處于zui低位置。此刻安裝膜片,不再有間隙存在,可以對(duì)稱均勻地緊固螺栓。安裝完畢后,將調(diào)整螺母向上旋進(jìn)至原來位置。