300MW汽輪機(jī)臥式主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密原因分析與處理

賈慧鑫（云河發(fā)電有限公司）

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300MW汽輪機(jī)臥式主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密原因分析與處理

賈慧鑫（云河發(fā)電有限公司）

介紹了300MW汽輪機(jī)臥式主汽門工作原理與結(jié)構(gòu)特性，對(duì)某廠#6機(jī)B側(cè)高壓主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密的原因進(jìn)行了分析，提出了解決處理方案，收到了良好效果，對(duì)解決同類型機(jī)組臥式主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密具有重要的參考價(jià)值。

主汽門；嚴(yán)密；分析；處理

前言

某廠#6機(jī)組為上海汽輪機(jī)廠產(chǎn)亞臨界、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)組，型號(hào)為N300-16.7/538/ 538，該機(jī)組引進(jìn)美國(guó)西屋技術(shù)。#6機(jī)組B側(cè)高壓主汽門2013年卡澀檢修后，高壓主汽門存在關(guān)閉不嚴(yán)密漏汽情況。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，高壓主汽門后壓力升高，蒸汽漏入汽輪機(jī)，出現(xiàn)汽機(jī)盤車脫扣情況，造成機(jī)組啟動(dòng)困難；機(jī)組在熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，冷水冷汽漏入汽缸造成調(diào)節(jié)級(jí)溫度急劇下降，金屬收縮不均引起汽缸變形；機(jī)組停機(jī)后，主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密漏汽造成轉(zhuǎn)子惰走時(shí)間長(zhǎng)，冷水冷氣漏入汽缸造成汽缸變形，動(dòng)、靜部分摩擦，汽封磨損，機(jī)組經(jīng)濟(jì)型降低，嚴(yán)重時(shí)打閘彎曲。

針對(duì)主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密故障，逐步分析找出了主要原因，提出解決方法，對(duì)解決同類型機(jī)組臥式主汽門的泄漏故障具有重要的參考價(jià)值。

1　高壓主汽門工作原理

臥式主汽門結(jié)構(gòu)如圖1所示，主汽閥靠液壓開啟，彈簧關(guān)閉，在任何時(shí)候，壓縮彈簧都有一關(guān)閉力作用于閥門，主汽門在關(guān)閉位置，進(jìn)汽壓力和壓縮彈簧的載荷將兩只閥碟同時(shí)壓在其閥座上。小閥碟1（即預(yù)啟閥）由兩個(gè)部件組成，以使閥碟與閥桿間成撓性連接，當(dāng)主汽閥關(guān)閉時(shí)，小閥碟密封面在主閥碟內(nèi)能自行對(duì)中，且此時(shí)閥碟落座于閥座。而當(dāng)閥桿被伺服油動(dòng)機(jī)朝開啟方向移動(dòng)時(shí)，小閥碟首先開到行程極限位置，背向落座緊抵著“X座”，而后帶動(dòng)主閥頭繼續(xù)開啟，當(dāng)主閥碟開到行程極限位置，背面落座于“Z座”（這就是通常所稱的“反閥座”結(jié)構(gòu)）。這種全開和關(guān)閉時(shí)都有“后座”的結(jié)構(gòu)，使閥門的漏汽減少到最低限度（見圖1）。

2　高壓主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密分析

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)原理，高壓主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密有幾種原因，對(duì)其進(jìn)行了排查處理。

2.1高壓主汽門兩個(gè)蝶閥密封面接觸不好

圖1　臥室高壓主汽門結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)高壓主汽門結(jié)構(gòu)，主蝶閥與預(yù)啟蝶閥密封面接觸不好，密封線斷線易造成汽門關(guān)閉不嚴(yán)密而漏汽。圖2為2014年大修#6機(jī)B側(cè)高壓主汽門解體照片，主閥碟密封面約1/4未接觸，判斷此為主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密原因。大修時(shí)委托專業(yè)廠家制作研磨胎具對(duì)閥座與閥碟進(jìn)行研磨，最后印紅丹粉檢查主蝶閥、預(yù)啟蝶閥密封線連續(xù)均勻，100%連續(xù)接觸，線寬≯3mm。

圖2　主汽門接觸情況

經(jīng)過(guò)上述處理后，2015年1月機(jī)組大修后開機(jī)，檢查#6 機(jī)B側(cè)主汽門前就地壓力4.5MPa，主汽門后就地壓力為0MPa，做主汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)合格。

但2015年4月停機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)B側(cè)主汽門前就地壓力4.2MPa，主汽門后就地壓力同樣為4.2MPa，且轉(zhuǎn)子惰走時(shí)間比正常值要長(zhǎng)，說(shuō)明B側(cè)主汽門再次關(guān)閉不嚴(yán)。初步判斷機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后主汽門閥座與閥碟密封線產(chǎn)生氧化皮造成密封不嚴(yán)密，再次解體主汽門檢查密封面情況，清理氧化皮后將蝶閥圓周方向按120°分成三等分，分三次裝配檢查密封面都接觸良好，裝配后開機(jī)檢查主汽門關(guān)閉嚴(yán)密，停機(jī)后再次出現(xiàn)不嚴(yán)密現(xiàn)象，判斷還有其他原因未查到。

2.2彈簧失效

由主汽門結(jié)構(gòu)可知，汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉時(shí)，彈簧力通過(guò)導(dǎo)桿作用在主汽門閥桿上，當(dāng)彈簧發(fā)生蠕變失效或預(yù)緊力不足時(shí)，主閥碟未關(guān)閉嚴(yán)密而處于飄浮狀態(tài)，此種情況下主汽門關(guān)閉主要依靠閥前蒸汽壓力實(shí)現(xiàn)密封，機(jī)組啟動(dòng)升壓初期或打閘后，蒸汽壓力不足以將主閥碟推到關(guān)閉嚴(yán)密位置，造成主汽閥泄漏。2015年7月檢查彈簧及彈簧座未見異常，裝復(fù)后開機(jī)檢查主汽門后無(wú)壓力，停機(jī)后B側(cè)主汽門前壓力1.5MPa，門后壓力1MPa，5h后B側(cè)主汽門前壓力1.0MPa，門后無(wú)壓力。證實(shí)真正原因尚未找到。

2.3主汽門臥式布置和裝配的影響

主汽門采用臥式布置，主汽門出廠時(shí)密封線檢測(cè)采用立式安裝檢查，立式裝配時(shí)主汽門組件由于重力和彈簧力作用，主汽門主閥和預(yù)啟蝶閥很容易對(duì)中實(shí)現(xiàn)密封嚴(yán)密?，F(xiàn)場(chǎng)采用臥式安裝，主汽門組件重力造成閥碟下垂，影響密封面對(duì)中，造成密封不嚴(yán)密。

查詢廠家圖紙，主汽門主閥碟與襯套間隙為 0.28～0.34mm，考慮到閥桿彎曲，可推算出主汽門閥碟最大下垂度為0.58mm，由于閥座與主汽閥密封面為球面，接觸面大，此下垂量在汽門設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，對(duì)主汽門關(guān)閉嚴(yán)密沒(méi)有影響。

檢查閥蓋止口外圓面3（見圖3）配合間隙達(dá)到0.60mm，遠(yuǎn)超過(guò)圖紙要求標(biāo)準(zhǔn)值0.06～0.26mm，閥蓋結(jié)合面端面1較端面2高出0.20mm左右，且端面1跳動(dòng)達(dá)到0.20。根據(jù)廠家圖紙，可推算出這些綜合因素造成閥碟中心線與閥座中心線最大偏差超過(guò)1mm，造成主閥碟不能完全落座，印紅丹檢查出的密封線如圖3所示。

圖3　閥蓋加工圖

3　主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密處理

找出了主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密原因，制定出加工修復(fù)的處理方案。

3.1閥蓋止口外圓面3噴涂修復(fù)

首先對(duì)閥蓋止口修復(fù)位置（寬24mm）進(jìn)行噴砂粗化，表面達(dá)到Sa3噴砂等級(jí)，然后按噴涂標(biāo)準(zhǔn)工藝對(duì)處理位進(jìn)行熱噴涂，材料為耐高溫的硬質(zhì)合金，預(yù)留0.30～0.40mm加工余量，最后用金剛石砂帶拋磨加工噴涂位，修復(fù)后閥蓋止口外圓尺寸符合加工圖紙要求。

3.2閥蓋結(jié)合面端面1找平加工

以閥蓋結(jié)合面端面2和止口前的精加工面為基準(zhǔn)，進(jìn)行找正，對(duì)閥蓋結(jié)合面端面1找平加工，確保端面1較端面2低0.10～0.20mm且跳動(dòng)不大于0.02mm。

修復(fù)后裝復(fù)檢查密封線接觸良好，經(jīng)過(guò)多次開機(jī)檢查沖轉(zhuǎn)前主汽門后無(wú)壓力，停機(jī)后主汽門后無(wú)壓力且惰走時(shí)間正常。

4　結(jié)束語(yǔ)

主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密嚴(yán)重影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密時(shí)應(yīng)找出原因及時(shí)進(jìn)行處理。造成#6機(jī)組B側(cè)主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密原因的查找耗費(fèi)了一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)程，對(duì)解決同類型機(jī)組臥式主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密具有重要的參考價(jià)值。

（1）#6機(jī)組B側(cè)主汽門閥蓋止口外圓面配合間隙及閥蓋結(jié)合面端面1在機(jī)組安裝時(shí)符合廠家圖紙技術(shù)要求，在2013年主汽門卡澀處理時(shí)，由于閥蓋頂絲加工誤差比較大，主汽門頂出較為困難，檢修人員用鏨子敲打閥蓋結(jié)合面端面1，造成變形及圓周方向凹凸不平，裝復(fù)時(shí)擔(dān)心閥蓋組件進(jìn)入困難，檢修人員用砂輪機(jī)打磨止口外圓面，造成配合間隙超標(biāo)嚴(yán)重。今后檢修應(yīng)規(guī)范檢修工藝，加強(qiáng)對(duì)重要配合面保護(hù)。

（2）在主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密原因查找過(guò)程中，每次處理后當(dāng)次開機(jī)主汽門均能關(guān)閉嚴(yán)密，主要是因?yàn)闉楸M可能減小重力造成主閥碟偏離中心線的影響，裝配時(shí)盡量將閥蓋組件往上提，通過(guò)螺栓的預(yù)緊力來(lái)保持此位置，同時(shí)螺栓的預(yù)緊力減小了閥蓋結(jié)合面1端面跳動(dòng)造成的閥碟中心線偏差的影響。運(yùn)行一段時(shí)間后，螺栓應(yīng)力松弛，主閥碟較閥座中心線偏差超過(guò)接觸面，主汽門關(guān)閉不嚴(yán)密。

［1］戴義平，張俊杰，李磊，等.臥式布置主汽門關(guān)閉特性研究.汽輪機(jī)技術(shù)，2009，51（4）：241～244.

［2］游利國(guó).汽輪機(jī)臥式主汽門泄漏與處理.2011，12.

［3］主汽門圖紙K156.30.41上海汽輪機(jī)廠.

2016-6-20

TK267

A

2095-2066（2016）19-0076-02