进口危急保安系统隔膜阀故障分析及防范措施

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1 隔膜阀的结构及运行原理

汽轮机采用数字电液控制系统，其中液动隔膜阀(以下简称隔膜阀)是联系控制油保安油路与润滑油危急遮断油路的关键部件，当手动打闸或者主机超速、润滑油系统危急遮断油泄去时，隔膜阀上部油压随之泄去，阀杆迅速上移，使控制系统保安油与回油连通而泄压，自动主汽门及调节汽门快速关闭，机组停机。

其主要部件为阀头(上阀盖、膜片、下阀盖、弹簧托盘、弹簧)、阀杆、调整螺母和阀体。膜片的额定工作压力为0.69～0.75 MPa，膜片上部建立油压后，膜片向下运动，在克服弹簧弹力的同时推动阀杆下移，使阀门关闭；膜片上部失去压力时弹簧反弹带动阀杆上移，阀门迅速打开。

2 故障现象

(1)阀盖密封面泄漏。隔膜阀阀头由上、下阀盖及膜片用螺栓紧固组成，上阀盖与膜片之间的腔室内引入主机润滑油系统危急遮断油，此密封面自机组投产后持续发生泄漏，多次处理效果不佳。

(2)膜片破裂造成油压消失，隔膜阀打开。隔膜阀膜片破裂，润滑油流至高温管道，只得停机更换新膜片。事后检查发现膜片与弹簧托盘接触的部位有一个直径3 mm的穿孔。

3 原因分析

(1)调整油压的调整门(用于泄压)为针型阀，由于受震动等因素的影响，运行中会逐渐关闭，导致油压缓慢上升，如调整不及时，就使膜片在0.80～0.85 MPa超压下运行，加速了膜片的损坏。另外主机在做超速试验时，转数升至3 300 r/min左右，由于调整不及时，隔膜阀油压曾经升高到0.9 MPa，造成短时超压。

(2) 上下阀盖密封面设计宽度偏小。检查发现，泄漏膜片的有效密封宽度(挤压变形部分)整体小于5 mm，最窄处仅2 mm。

(3) 上下阀盖板材厚度仅5 mm，按上阀盖有效直径240 mm、油压0.8 MPa计算，承受压力约为36 170 N，阀盖板材受力变形，上下阀盖的密封平面产生内张口，使密封面进一步变窄，泄漏加剧。

(4)膜片安装工艺不合理。检修人员不熟悉隔膜阀的结构原理，在安装新膜片时，未采取松开调整螺母使弹簧失去作用力的措施，而是在隔膜阀打开的状态下进行。由于弹簧托盘处于高位，膜片与上阀盖接触，却与下阀盖存在20 mm的间隙。为了让三者紧固在一起，必须用长杆螺栓强行连接(目的是克服弹簧的弹力)，此时膜片的螺栓孔受到拉扯变形，容易导致损伤，并且其螺栓孔的位置相对于阀盖的螺栓孔向内侧偏移并变为椭圆，密封面变窄，密封效果变差。

(5) 膜片的胶质部分存在气泡，内部有分层现象，而检修人员在更换前检查不细，未能及时发现，安装后遗留下故障隐患。

(6)膜片意外损伤。存放、安装过程中未妥善保护膜片，膜片接触腐蚀性液体或者与工具、零部件(比如弹簧托盘存在凸起的边角)的尖锐部分碰撞、挤压，损伤、划伤膜片表面，未能及时处理，造成泄漏隐患。

4 防范措施

(1) 杜绝膜片超压运行。运行人员应加强监视，发现油压超标应立即通知检修人员校验压力表。在确认油压升高后，应缓慢旋关调整门，将压力稳定在额定范围内。特别要注意在机组升速以及主机超速试验中，派专人负责就地监视油压并及时调整。

(2)改造上下阀盖。经过论证和实验，在保持控制油系统保安油压不变和不影响隔膜阀特性的情况下，模仿原零件设计形式新加工阀盖，将厚度增加到10 mm，密封面宽度向内扩展增加到10 mm。此项措施分别于2003，2004年在1，2号机上实施，效果良好，至今未发生泄漏。

(3)完善膜片安装工艺。更换膜片前，首先测量、记录调整螺母的外露尺寸，将其向下旋出，使弹簧自由、弹簧托盘处于最低位置。此刻安装膜片，不再有间隙存在，可以对称均匀地紧固螺栓。安装完毕后，将调整螺母向上旋进至原来位置。

(4)仔细验货，杜绝使用不合格产品。膜片要妥善保管存放；安装过程中要注意不使膜片受到碰撞、划伤；注意检查上阀盖、弹簧托盘，消除毛刺，保持接触部位光滑。通过上述处理后，隔膜阀运行良好，确保了主设备的长期安全运行。