隔膜閥的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理
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(jiǎn)稱隔膜閥)是聯(lián)系控制油保安油路與潤(rùn)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(rùn)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(mén)及調(diào)節(jié)汽門(mén)快速關(guān)閉，機(jī)組停機(jī)。
其主要部件為閥頭(上閥蓋、膜片、下閥蓋、彈簧托盤(pán)、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(mén)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(mén)迅速打開(kāi)。
2 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(rùn)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(kāi)。隔膜閥膜片破裂，潤(rùn)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(pán)接觸的部位有一個(gè)直徑3 mm的穿孔。
3 原因分析
(1)調(diào)整油壓的調(diào)整門(mén)(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，最窄處僅2 mm。
(3) 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。
(4)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(kāi)調(diào)整螺母使彈簧失去作用力的措施，而是在隔膜閥打開(kāi)的狀態(tài)下進(jìn)行。由于彈簧托盤(pán)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(zhǎng)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。
(5) 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)，安裝后遺留下故障隱患。
(6)膜片意外損傷。存放、安裝過(guò)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(pán)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。
4 防范措施
(1) 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(mén)，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(zhuān)人負(fù)責(zé)就地監(jiān)視油壓并及時(shí)調(diào)整。
(2)改造上下閥蓋。經(jīng)過(guò)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。
(3)完善膜片安裝工藝。更換膜片前，首先測(cè)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(pán)處于最低位置。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(lái)位置。
(4)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(guò)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(pán)，消除毛刺，保持接觸部位光滑。通過(guò)上述處理后，隔膜閥運(yùn)行良好，確保了主設(shè)備的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。
