660MW汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門改進(jìn)技術(shù)簡述

張智

摘 要：我公司3、4號機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，型號D660B，投產(chǎn)運行4年，期間660MW機(jī)組出現(xiàn)高壓調(diào)節(jié)閥閥桿與十字頭聯(lián)接防轉(zhuǎn)銷斷裂，十字頭、閥桿聯(lián)接螺紋損壞等問題。采用最新的設(shè)計技術(shù)對其進(jìn)行了改造，經(jīng)過運行表明改造是非常成功的，也為其它閥門改造提供了很好的借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓調(diào)節(jié)閥；中壓調(diào)節(jié)閥；改造；成功運行

近年來，我公司660MW汽輪機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥在試運或投運一段時間后，高壓閥門在機(jī)組停機(jī)打閘、快速關(guān)閉時出現(xiàn)“卡澀”，且遠(yuǎn)傳和就地顯示均反饋閥門卡在一定開度無法關(guān)閉到零位現(xiàn)象。機(jī)組運行過程中，也曾發(fā)現(xiàn)當(dāng)某個調(diào)節(jié)閥指令開度發(fā)生變化時，機(jī)組負(fù)荷不隨之變化的故障。解體檢查后發(fā)現(xiàn)，閥桿與十字頭聯(lián)接防轉(zhuǎn)銷斷裂，閥桿旋轉(zhuǎn)部分退出十字頭，使閥桿“變長”，或者十字頭、閥桿聯(lián)接螺紋已損壞，出現(xiàn)閥碟實際脫落等故障。

文章主要針對上述故障進(jìn)行分析討論，結(jié)合高壓調(diào)節(jié)閥桿與操縱座聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式、電廠檢修安裝實際情況，提出改進(jìn)處理方案。

1 高壓調(diào)節(jié)閥技術(shù)改進(jìn)

1.1 高壓調(diào)節(jié)閥與操縱座十字頭原聯(lián)接結(jié)構(gòu)

1.1.1 結(jié)構(gòu)簡介。東汽在役660MW機(jī)組高壓主汽調(diào)節(jié)閥中的高壓調(diào)節(jié)閥的閥桿提升機(jī)構(gòu)均按“日立”調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)，模化設(shè)計成閥桿與操縱座十字頭采用螺紋直接聯(lián)結(jié)，聯(lián)接結(jié)構(gòu)見圖1。

高壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)通過杠桿機(jī)構(gòu)帶動十字頭在調(diào)節(jié)閥操縱座內(nèi)上下移動，調(diào)節(jié)閥桿與十字頭采取螺紋進(jìn)行聯(lián)接，閥桿頂部與十字頭之間設(shè)置了一墊環(huán)，以承受機(jī)組遮斷時強(qiáng)大的沖擊載荷，避免閥桿與十字頭聯(lián)接螺紋受力，十字頭與閥桿之間設(shè)計的圓柱銷防止閥桿在機(jī)組運行中旋轉(zhuǎn)。

1.1.2 閥門開啟和關(guān)閉過程。當(dāng)遮斷電磁閥失電時，遮斷電磁閥排油口關(guān)閉，卸載閥上腔室建立起高壓安全油壓，卸載閥關(guān)閉。當(dāng)需要開啟閥門時，伺服閥將壓力油引入活塞下部，則油壓力克服彈簧力和蒸汽力并通過調(diào)節(jié)閥杠桿機(jī)構(gòu)帶動十字頭在操縱座支架內(nèi)向上運動，調(diào)節(jié)閥桿、閥碟與十字頭一起向上運動；當(dāng)安全油壓卸掉時，卸載閥打開，將油動機(jī)活塞下腔室接通油動機(jī)活塞上腔室及排油管，在彈簧力及蒸汽力的作用下快速關(guān)閉油動機(jī)，閥門操縱座在彈簧緊力的作用下使十字頭在操縱座支架內(nèi)迅速向下運動，調(diào)節(jié)閥閥桿、閥碟隨之向下快速運動使閥門關(guān)閉。

1.2 高壓調(diào)節(jié)閥與十字頭聯(lián)接失效分析

1.2.1 聯(lián)接失效故障描述。我公司3號機(jī)#3、#4高壓調(diào)節(jié)閥，在2012年3月22日和2012年6月20日運行時脫落，機(jī)組AGC運行方式，負(fù)荷穩(wěn)定在600MW，負(fù)荷突降至536MW，主蒸汽壓力突然從24.1MPa快速升至27.5MPa。檢查發(fā)現(xiàn)汽機(jī)#4高壓調(diào)整閥后壓力從24.1MPa突變至13.1MPa，初步判斷為CV4門芯脫落，機(jī)組無法帶滿負(fù)荷運行。出現(xiàn)閥門關(guān)閉或者變負(fù)荷過程中出現(xiàn)閥門關(guān)閉不到位或機(jī)組負(fù)荷不隨閥門開度指令變化故障。解體檢查后發(fā)現(xiàn)，閥桿與十字頭聯(lián)接防轉(zhuǎn)銷斷裂，閥桿旋轉(zhuǎn)部分退出十字頭，使閥桿“變長”，十字頭、閥桿聯(lián)接螺紋已損壞，出現(xiàn)閥碟實際脫落故障。

1.2.2 失效原因分析。從故障中的分析及實際處理情況來看，產(chǎn)生此類問題的主要原因有：安裝公司復(fù)裝時閥桿頂部與十字套間的墊環(huán)之間存在間隙；安裝公司復(fù)裝時將#1～#4調(diào)節(jié)閥的墊環(huán)混裝和漏裝；復(fù)裝時未檢查墊環(huán)與閥桿接觸情況。

造成十字頭與閥桿間的防轉(zhuǎn)圓柱銷在機(jī)組打閘停機(jī)、調(diào)節(jié)閥快關(guān)及變負(fù)荷過程中承受巨大的沖擊載荷，防轉(zhuǎn)圓柱銷受強(qiáng)剪切應(yīng)力而斷裂，閥桿防轉(zhuǎn)失效，在汽流的擾動下逐漸退出十字套，使得閥桿“變長”，嚴(yán)重時閥桿與十字套間的聯(lián)接螺紋損壞，閥桿脫落。

在機(jī)組閥門活動試驗或打閘停機(jī)時，調(diào)節(jié)閥雖已關(guān)閉，但就地與集控室檢查顯示調(diào)節(jié)閥卡在某個閥位，調(diào)門仍存在一定開度的假象。

1.3 高壓調(diào)節(jié)閥十字頭與閥桿聯(lián)接失效改進(jìn)

1.3.1 改進(jìn)方案1。在不改動原調(diào)節(jié)閥桿結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將原十字頭的螺紋部分加工擴(kuò)大成一圓柱孔，設(shè)計提升螺母將原設(shè)計閥桿與十字頭的直接聯(lián)接改為間接聯(lián)接，提升螺母外圓與十字頭上的孔采用間隙配合，提升螺母外圓上設(shè)計導(dǎo)向槽，在十字頭上設(shè)計導(dǎo)向銷防止提升螺母轉(zhuǎn)動，并保證提升螺母可以上下移動，提升螺母的定位則由下部螺塞完成。改進(jìn)后閥桿端面與十字頭之間仍通過調(diào)整墊片來進(jìn)行調(diào)整，但閥桿端面貼合要求比原設(shè)計要求低，允許該處存在微小間隙。為防止閥桿轉(zhuǎn)動，設(shè)計止動板限制其轉(zhuǎn)動，止動板采用焊接的方式固定在十字頭上。

閥門開啟時，十字頭向上運動，螺塞與提升螺母接觸，通過提升螺母與閥桿之間的螺紋聯(lián)接帶動閥桿向上提升；閥桿關(guān)閉時，十字頭向下運動，閥桿與墊環(huán)接觸，由于提升螺母與十字頭頂部設(shè)計有幾毫米間隙，即使墊環(huán)與閥桿或十字頭之間存在少量間隙，十字頭仍會通過墊環(huán)驅(qū)動閥桿向下運動，以達(dá)到保護(hù)閥桿與提升螺母間螺紋的目的。

方案1取消了原設(shè)計閥桿防旋轉(zhuǎn)止動銷，設(shè)計止動板結(jié)構(gòu)并采用焊接的工藝方式實現(xiàn)與十字頭的固定，以防止閥桿的旋轉(zhuǎn)。由于十字頭的材質(zhì)為45Cr1MoV，止動板的材質(zhì)為35CrMoA，二者的焊接性能差，所以應(yīng)重點注意預(yù)熱和焊接操作，因此建議采用易于在現(xiàn)場實施的因可鎳?yán)浜阜椒ā?/p>

1.3.2 改進(jìn)方案2（錐套結(jié)構(gòu)）。為了杜絕焊接工藝執(zhí)行時人為因素，東汽廠提出錐套結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計。

此結(jié)構(gòu)設(shè)計為：閥桿上端設(shè)計成一定角度的錐體，與錐形襯套密配合為一體，用圓螺母牢固鎖緊后再加，裝一帶槽鎖緊圓螺母將圓螺母鎖死，防止圓螺母可能發(fā)生的松脫。完成上述裝配工作后將錐襯套連同閥桿裝入十字頭并用外六角圓柱螺釘邊接成一體。

此結(jié)構(gòu)與原設(shè)計相較，閥桿與十字頭無直接連接關(guān)系，原設(shè)計的拆卸弊病不可能在該結(jié)構(gòu)上發(fā)生；拆卸、維修方便，只需拆除連接螺釘，便完成了十字頭與閥桿的分解工作。閥桿與襯套的分解，卸掉上端螺母后，便可取下襯套。對檢修來無任何后顧之憂。

此結(jié)構(gòu)與提升螺母結(jié)構(gòu)相較，取消了止動板，即取消裝配后焊接工序與拆卸時止動板的打磨工序，該設(shè)計結(jié)構(gòu)巧妙利用內(nèi)外錐面緊密配合的自鎖原理，有效地抑制了閥桿因汽流擾動所產(chǎn)生的不規(guī)則顫動，大大增強(qiáng)了調(diào)節(jié)閥工作的穩(wěn)定性，錐套結(jié)構(gòu)的自動對中功能也有助于現(xiàn)場閥碟與閥座的密封，從而根本上徹底解除了原設(shè)計無法拆卸的弊端和可能存在的漏汽問題，徹底排除了檢修的后顧之憂。

2 結(jié)束語

改進(jìn)方案確定后，已在廣東紅海灣發(fā)電有限公司3、4號機(jī)改造實施，取得了良好的效果，改造后未再發(fā)生閥桿與十字頭聯(lián)接失效問題，保證了機(jī)組安全運行。

參考文獻(xiàn)

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