中国石油宁夏石化公司化肥三厂合成气压缩机汽轮机型号为EHNKS40/36/20，属于单缸冷凝式汽轮机。该汽轮机输出功率19 683 kW，转速10 840 r/min，进汽压力11.9 MPa，进汽温度510 ℃，进汽流量238.6 t/h，排汽压力0.015 9 MPa(绝压)，使用的汽轮机油牌号为ISO VG46。在该汽轮机单试前，对调节系统进行检查、调试，发现速关阀无法打开。

速关阀是动力蒸汽管路与汽轮机之间的主要切断机构，在紧急状态下断开进汽轮机的动力蒸汽，从而实现整个机组的快速停机，以达到保护机组不受损坏的目的^[1]。如图 1所示，速关阀由阀门本体部分和油缸部分组成，其中阀体部分用于切断主蒸汽管路，油缸部分相当于执行机构。

图 1

速关阀结构简图

在速关阀未打开时，由于弹簧力的作用，活塞靠试验活塞定位在油缸右部，此时活塞盘与活塞处于未接触状态。当启动油压建立后，启动油进入油缸活塞右端，活塞在启动油压推动下克服弹簧力向左移动，直至与活塞盘密封面接触并形成密封。之后，速关油E进入油缸活塞盘左侧，随着速关油压的建立，启动油开始有控制地泄放，此时活塞盘和活塞作为一个整体在两侧油压差的作用下向右移动，直至被试验活塞限位。由于活塞盘与阀杆是连接在一起的，所以随着活塞盘的移动，速关阀也随之开启。在汽轮机正常运行过程中，速关阀通过速关油克服弹簧的阻力保持开启。当速关油失压后，无法平衡弹簧力，在弹簧力的作用下，油缸内的活塞盘与活塞脱开，此时速关油进入活塞内部弹簧空间并通过活塞上的泄油孔与排油口T₁相通，使速关油瞬间泄去，活塞盘与阀杆、阀碟被弹簧力推向速关阀关闭位置^[2]。

汽轮机安装完成后放置时间较长，其间将控制油系统隔离，对润滑油管路进行了油系统运行。汽轮机准备单试前进行静态调试，在机组挂闸指令发出后，启动油压、速关油压均建立正常，但速关阀不动作。从故障现象分析其不动作的可能原因主要有2个方面，即速关阀油缸卡涩以及速关阀阀杆弯曲变形，故决定拆检速关阀油缸部分进行验证。

拆检速关阀，脱开启动油、速关油、回油管线，并拆卸油缸底部丝堵将油排尽。将速关阀油缸从支座脱开后，用手拉动活塞盘，阀杆能够自由活动，表明速关阀不动作与阀杆无关。

解体检查油缸，但活塞取出困难，发现油缸内壁出现锈蚀，有锈渣存在，其他部件也存在不同程度的锈蚀痕迹，由此判断是由于锈渣致使活塞发生卡涩而导致无法动作^[3]。将油缸完全解体后对各个部件进行除锈清理，内部进行打磨清理，处理完成后回装速关阀。

回装结束后，启动油压建立正常，速关油压建立后迅速下降为零。通过多次挂闸试验，均表现出相同的现象。从现场速关阀阀位指示来看，速关阀动作，但打开后又很快自动关闭。

对故障所表现出的现象进行分析，判断速关油管路存在泄漏，决定采取故障排除法对故障部件进行查找，以缩小查找范围。汽轮机控制油系统与速关油压相关的部件为速关组件、危急遮断油门、速关阀，分别采取措施将其逐一隔离断开后，通过建立速关油压进行检查，以排除无故障部件。由于之前已对速关阀油缸进行了拆检，因此重点排查危急遮断油门和速关组件。

3.1 危急遮断油门

危急遮断油门结构示意如图 2所示。在正常工作状态下，控制油经接口P进入油门的速关油控制腔，控制滑阀建立正常油压的保安油通过接口E供至速关组件E1接口并经过电磁阀形成速关油。先将接口E处的油管路断开，安装量程为0.0~1.6 MPa的压力表，然后进行机组挂闸试验。通过危急遮断油门手柄复位建立保安油，压力表显示油压为0.8 MPa并能长时间保持，证明危急遮断油门无故障。将E接口处压力表拆除，恢复油管路。

图 2

危急遮断油门结构示意

3.2 速关组件

如图 3所示，与速关油相关的油路有：①高压油从P口进入，经手动停机阀(2250)后，一路经电磁阀(2222)进入停机卸荷阀(DG40)，克服弹簧力使阀处于关闭状态；另一路经电磁阀(2223)进入停机卸荷阀(DG40)，克服弹簧力使阀处于关闭状态。正常运行时，通向DG40的速关油不泄油，其中任何一个元件有故障，均会导致速关油压不足。②危急保安装置出来的保安油由E1口经过关闭电磁阀(1842)形成速关油，速关油通过E2接口由外管路通往速关阀，电磁阀关闭及插装阀(DG16)有故障，也会导致速关油压不足。

图 3

速关组件工作原理

检查处理过程：将速关组件上连接速关阀的速关油、启动油油管路脱开，并将速关油E₂接口、启动油F接口分别用丝堵堵住，即把速关阀隔离出速关油路；然后进行机组挂闸试验，依次建立启动油、速关油，均能正常建立且油压正常，故可排除速关组件故障的原因。

将与速关油压相关的部件危急遮断油门、速关组件排除后，故障就只能是在速关阀油缸上，故决定对速关阀油缸进行拆检。

拆检速关阀油缸，活塞无卡涩现象。移出活塞，检查缸体内的2道密封环，均无损坏变形，密封表面光滑、平整。拆开油缸后盖检查，发现试验活塞安装错误，即倒转了180°安装，这将造成速关阀油缸动作发生变化。如图 1所示，试验活塞右侧内径大于活塞外径，一旦装反，就无法对活塞限位，从而造成活塞行程超过限位后，活塞盘与活塞脱开，速关油进入活塞与弹簧空间并经回油口排出，速关油迅速卸压，活塞盘在弹簧力的作用下左移，使速关阀关闭。

对试验活塞重新安装并完成速关阀回装后，再次进行汽轮机挂闸试验，启动油压、速关油压均正常建立，速关阀顺利开启。

通过对速关阀故障的查找、处理，故障直接原因是试验活塞安装错误。尽管原因很简单，但查找过程却比较复杂，正是这种极容易被忽略的安装错误给故障的判断带来了很大的困难。因此，在设备检修过程中一定要控制好检修质量，设备主管技术人员对设备检修的关键步骤一定要做好检查确认工作。