汽輪機高壓主汽門閥桿斷裂原因分析及修復

徐敬民

（江蘇華電揚州發(fā)電有限公司，江蘇揚州 225002）

汽輪機高壓主汽門閥桿斷裂原因分析及修復

徐敬民

（江蘇華電揚州發(fā)電有限公司，江蘇揚州 225002）

針對江蘇華電揚州發(fā)電有限公司＃6機組＃62主汽門開關(guān)異常的情況，通過分析確認主要故障發(fā)生在閥門機械部分，解體蝶閥后發(fā)現(xiàn)閥桿從預啟閥小彈簧室根部斷裂。分析了主汽門閥桿斷裂的原因并提出了應對措施及檢修方法。

汽輪機；主汽門；閥桿；斷裂；修復

1 機組概況

江蘇華電揚州發(fā)電有限公司＃6機組為哈爾濱汽輪機廠采用引進技術(shù)生產(chǎn)的300MW亞臨界、中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽、凝汽式汽輪機。該機組熱力級有29級（結(jié)構(gòu)級36級），與DG-1036型1036 t／h亞臨界、中間再熱、自然循環(huán)汽包式鍋爐及QFSN-315-2型水氫氫冷卻發(fā)電機配套。鍋爐與汽輪機熱力系統(tǒng)采用單元布置。有2組主汽閥-蒸汽室組件，每組有1只高壓主汽閥與3只調(diào)節(jié)閥，分別裝在汽缸兩側(cè)。主汽閥為臥式，調(diào)節(jié)閥為球形閥。主汽閥直接固定在基礎上，是膨脹的死點；各個蒸汽閥的位置由各自的執(zhí)行機構(gòu)來控制。執(zhí)行機構(gòu)為液壓油缸，其開啟由EH油壓驅(qū)動，關(guān)閉靠彈簧力，液壓油缸與1個控制塊連接，在這個控制塊上裝有隔離閥、快速卸載閥和逆止閥。

2 主汽門開啟異常過程

2013年6月19日＃6機組啟動過程中，發(fā)現(xiàn)＃62主汽門無法開啟，經(jīng)現(xiàn)場檢查初步判斷EH油系統(tǒng)正常后，用千斤頂將閥門頂開，打閘閥門關(guān)閉正常，后多次開關(guān)均正常。機組帶負荷后，發(fā)現(xiàn)機組參數(shù)與所帶負荷不對應，＃62主汽門前、后溫差和壓差均不正常，懷疑該閥門未能打開，而閥門開關(guān)信號正常，現(xiàn)場觀察閥桿開關(guān)行程正常。初步判斷該主汽門閥桿斷裂或主閥并帽松脫，閥桿無法帶動主閥打開。經(jīng)請示后，機組于6月20日凌晨停機。

3 故障判斷

圖1為高壓主汽門工作原理，由圖1可知，高壓主汽門開關(guān)異常一般有3個方面的原因：熱工故障、油系統(tǒng)故障及閥門機械卡澀。具體原因分析如下。

圖1 高壓主汽門工作原理

熱工故障：熱工信號、掛閘電磁閥以及AST電磁閥的繼電器故障等。

油系統(tǒng)故障：卸荷閥卡澀、伺服閥卡澀、主汽門EH節(jié)流孔堵塞、復位手柄錯油門蓋度不夠等。

閥門機械故障：氧化皮增厚，開關(guān)閥門造成氧化皮脫落，可導致預啟閥、主閥等卡澀，還會導致閥門閥桿斷裂或主閥、預啟閥并帽松脫。

從＃62主汽門的處理過程可以看出，閥門無法打開時，經(jīng)用千斤頂處理后開關(guān)閥正常，可以初步判斷閥門熱工部分和油系統(tǒng)部分應無異常，主要缺陷很可能發(fā)生在閥門機械部分，其狀況表現(xiàn)為：（1）開關(guān)閥門時閥桿行程正常；（2）閥門全開后，閥后壓力、溫度偏低；（3）機組帶負荷后，運行中機組參數(shù)與所帶負荷不對應。

結(jié)合圖2進行分析，推測閥門機械部分可能有兩種故障：一是閥桿斷裂；二是主閥并帽螺絲松脫。

4 解體閥碟，消除故障

2013年6月20日，機組停運并投快冷做搶修準備。為了保證機組盡快投運，準備更換全套閥碟，對庫存?zhèn)淦穫浼M行了檢查，對缺少的備品備件進行補充，滿足搶修工期。

圖2 高壓主汽門

4.1 閥門解體

（1）拆除熱工接線及行程開關(guān)；

（2）拆除EH油管道接頭并用白布包扎接口；

（3）拆除操縱桿與主汽門閥桿連接銷；

（4）用兩根專用螺栓安全地松開彈簧操縱座；

（5）做好標記，用電加熱法拆除主汽閥頭頸法蘭螺母；

（6）吊出主汽閥頭頸及閥芯；

（7）退出主汽門閥芯，發(fā)現(xiàn)閥桿和閥碟均有卡澀現(xiàn)象，使用大錘、銅棒、千斤頂?shù)裙ぞ咄顺鲩y桿、閥碟，發(fā)現(xiàn)閥桿從預啟閥小彈簧室根部斷裂，如圖3所示；

（8）拆除主閥并帽螺絲，解體預啟閥。

圖3 閥桿斷裂位置

4.2 閥門組裝

組裝前必須對各部件進行清理打磨，特別是容易結(jié)垢引起卡澀的導向部位，必須嚴格按照生產(chǎn)廠家的標準進行處理。主閥與頭頸套筒之間和主汽閥桿與汽封套之間的間隙應適當：間隙過小，閥門卡澀的情況容易重復發(fā)生；間隙過大，易發(fā)生閥門開關(guān)異常和密封不良的現(xiàn)象。

4.3 故障原因分析

（1）主要原因。預啟閥小彈簧室底部存在設計加工缺陷（如圖4所示），該部位實際厚度只有5 mm，安全系數(shù)較低，遇閥碟卡澀、開關(guān)閥長期沖擊時，該部位易發(fā)生斷裂。

（2）次要原因。閥碟與頭頸導向部分結(jié)垢是高溫高壓主汽閥的最常見問題，為保證閥門的密封性，該導向部分設計間隙較小，長期運行后該部位結(jié)垢，易發(fā)生卡澀甚至卡死現(xiàn)象。每次閥門大修時均要除垢，但該部位機加工困難，手工除垢效果較差，有些部位清理不完全，部分部位易發(fā)生卡澀，從而造成開關(guān)閥時閥桿受力過載。

圖4 主汽門門桿剖視圖

（3）其他原因。開機過程中發(fā)生主汽門卡澀時，臨時處理方法是用千斤頂強行頂開。該方法能保證機組及時投運，閥碟卡澀情況不太嚴重時可解一時之急，但如果卡澀情況嚴重，容易造成閥桿斷裂。

4.4 防范措施

根據(jù)此次缺陷發(fā)生和處理的情況，在今后的主汽門檢修工作中，應從以下幾個方面加強防范措施。

（1）加強金屬部件監(jiān)督工作。對運行達到汽輪機高溫部件監(jiān)督時間的主汽門閥桿，解體后除進行常規(guī)的外部腐蝕情況檢查和彎曲度測量外，必須增加兩項金屬部件監(jiān)督項目：一是硬度檢測，硬度超標的必須更換；二是金屬探傷，對應力集中的部位更要高度重視，探傷不合格的閥桿必須更換。

（2）嚴格執(zhí)行檢修工藝，主汽門內(nèi)部各配合部位受蒸汽品質(zhì)、金屬材質(zhì)等的影響，容易結(jié)垢或產(chǎn)生氧化皮，影響各部位間隙，造成卡澀。每次解體大修時，必須嚴格按照工藝標準進行檢修，對照各部分的間隙標準認真進行測量驗收。

（3）運用先進工具，提高檢修效率和質(zhì)量。對間隙嚴重偏小的，直接返廠或送到機械加工單位進行加工，效果好且效率高。如需現(xiàn)場處理，可用電動工具打磨外徑，內(nèi)徑可用研磨棒研磨。對某些電動工具無法接近的部位，可用風動研磨機械進行處理。

5 結(jié)束語

主汽門故障的原因較多，表現(xiàn)的癥狀也各不相同，單一原因引起的故障分析起來較簡單，如果是組合原因引起的故障，分析起來就較為困難，但只要對閥門的結(jié)構(gòu)和工作原理了解充分，應該能夠很好地分析出引起故障的原因。對主汽門故障原因及時進行分析，可為制訂檢修計劃、準備材料備品提供充分的依據(jù)。解體后正確分析，可為采取有效防范措施、防止故障重復發(fā)生提供有力的保證。

（本文責編：劉芳）

TK 268

：B

：1674-1951（2015）05-0044-02

徐敬民（1966—），男，江蘇興化人，技師，從事電廠管閥安裝、檢修等方面的工作（E-mail：shuizhongma＠foxmail.com）。

2013-12-30