電廠機組負(fù)荷擺動分析以及處理研究

趙韻奇

摘要：電廠機組負(fù)荷擺動會嚴(yán)重影響機組工作的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響電廠經(jīng)濟效益。為有效防止電廠機組出現(xiàn)負(fù)荷擺動，文章以金竹山電廠#3機組為例進(jìn)行了研究，描述了機組負(fù)荷擺動現(xiàn)象，分析了機組負(fù)荷擺動原因，研究了負(fù)荷擺動處理措施，以期為今后電廠機組負(fù)荷擺動的預(yù)防與處理提供參考。

關(guān)鍵詞：電廠機組；負(fù)荷擺動；故障原因；處理措施；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2016）30-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.069

1 現(xiàn)象描述

2013年5月，#3機在正常運行中其有功功率時常發(fā)生突變現(xiàn)象，主要現(xiàn)象是在其指令及主汽參數(shù)不變的情況下，幾秒鐘內(nèi)負(fù)荷突變?yōu)?～40MW，其調(diào)節(jié)級壓力發(fā)生突變，#1高調(diào)門后壓力變化顯著，且調(diào)門后壓力早于功率突變。由于負(fù)荷指令未變化，實際負(fù)荷發(fā)生突變，經(jīng)DEH指令調(diào)整調(diào)節(jié)調(diào)門開度，1～2小時可恢復(fù)穩(wěn)定，如2013年5月27日6時24分18秒，高調(diào)閥方式為順閥方式，有功為334.84MW，經(jīng)4秒有功突然下降到314.79MW，主汽壓力、主汽溫度、高調(diào)門指令和反饋基本未變，而#1高調(diào)門后壓力卻下降了3.22MPa，其他高調(diào)門后壓力幾乎未變。2013年5月27日7時19分26秒又發(fā)生負(fù)荷突升8.35MW。2013年5月28日早班2時2分#3機組負(fù)荷突然從339MW下降至298MW，情況與上述負(fù)荷擺動現(xiàn)象類似，且AGC目標(biāo)負(fù)荷指令未變。

2 機組負(fù)荷擺動原因分析

2.1 檢查情況

2013年5月29日下午18時#3機組調(diào)停備用，5月30～31日，對#3機4個高調(diào)門操縱座及油動機門桿的所有連接銷進(jìn)行檢查，重點對#1高調(diào)門操縱座及油動機桿的所有連接銷、哈夫套進(jìn)行檢查，未見異常。2013年6月3日早上，汽輪機調(diào)節(jié)級金屬溫度273℃、主汽閥閥殼外壁溫度116℃，即開始對#3機#1高調(diào)門進(jìn)行解體；檢查發(fā)現(xiàn)#1號高調(diào)門閥桿與哈夫螺母的連接螺紋副磨損嚴(yán)重（門桿材質(zhì)為2Cr12NiMo1W1V，門桿螺紋為美制標(biāo)準(zhǔn)螺紋，精紋2級，每英寸12牙，外徑27/8英寸；標(biāo)注為W27/8-12UN-2A），螺紋副基本失效；防轉(zhuǎn)銷斷為6節(jié)。

2.2 原因分析

高調(diào)門閥桿與閥門操縱座操縱桿的連接方式為哈夫連接，哈夫螺母與閥桿為螺紋（27/8英寸）連接，高調(diào)門的啟閉主要靠該螺紋副受力，哈夫螺母與閥桿之間配裝一個Φ14防松的橫銷（防轉(zhuǎn)銷）。由于#1高調(diào)門的閥桿頂部與哈夫螺母的內(nèi)頂面存在較大間隙（6月3日晚實測間隙為0.9mm），#1高調(diào)門在機組打閘快關(guān)時，由于該間隙的存在，操縱座的彈簧關(guān)閉力在閥碟關(guān)閉到位的瞬間，哈夫螺母與閥桿之間的連接螺紋副承受著很大的沖擊力。另外，在運行過程中，閥碟在汽流擾動作用下會產(chǎn)生振動，閥桿與哈夫螺母的連接螺紋副在交變應(yīng)力作用下，內(nèi)外螺紋反復(fù)擠壓、磨損，螺紋副配合間隙逐漸變大。加之本身設(shè)計為細(xì)牙螺紋，牙高較小，螺紋牙強度不高。2012年5月B級檢修后，經(jīng)過長時間的運行，閥桿與哈夫螺母的連接螺紋副基本失效；Φ14防轉(zhuǎn)銷在高調(diào)門快關(guān)剪切力及運行中汽流擾動交變應(yīng)力作用下斷裂。

由于#1號高調(diào)門閥桿與哈夫螺母連接螺紋副基本失效，防轉(zhuǎn)銷斷裂，導(dǎo)致#1高調(diào)門閥芯在汽流作用下有時能上、下突然少量移動，瞬時改變了#1噴嘴組的蒸汽流量，使得#3機組負(fù)荷突變；而閥位反饋是油動機行程的反饋，故閥門的開度反饋在負(fù)荷突變時沒有發(fā)生變化。

由于哈汽廠的圖紙及說明書上未標(biāo)注該高調(diào)門閥桿頂部與哈夫螺母內(nèi)頂面之間的間隙及配合要求，Φ14防轉(zhuǎn)銷是在出廠時即配裝好的，圖紙及說明書上未標(biāo)注相關(guān)技術(shù)要求。當(dāng)該螺紋副擰到底時，哈夫螺母與閥桿之間的防轉(zhuǎn)銷也將錯位，無法裝入防轉(zhuǎn)銷，屬制造廠的設(shè)計制造缺陷。加之專業(yè)人員自身經(jīng)驗的局限，未能意識到該間隙的存在對螺紋副連接強度的影響，故以前檢修時未對該間隙進(jìn)行測量、消除。

3 處理經(jīng)過及措施

2013年6月3日中午約13∶00，發(fā)現(xiàn)#1高調(diào)門的閥桿與哈夫螺母連接螺紋副基本失效后，汽機點檢一邊去隨機備件庫中找尋備件，一邊和哈爾濱汽輪機廠聯(lián)系，以期取得技術(shù)支持和備件（當(dāng)時還沒有得到#3機開機的消息）。下午在倉庫找到一根高調(diào)門閥桿，但沒有哈夫螺母備件。哈汽廠也沒有找到哈夫螺母現(xiàn)貨。

6月3日約16∶30，得到#3機組當(dāng)晚將開機的消息后，設(shè)備部和檢修部汽機專業(yè)相關(guān)專業(yè)人員立即在現(xiàn)場召開了專題會，確定了采用銷連接替代螺紋連接的臨時處理方案。

隨后檢修部立即安排人員將#1高調(diào)門閥芯組件和哈夫螺母送修配車間鉆孔、配連接銷。將#1高調(diào)門閥桿與哈夫螺母的防轉(zhuǎn)銷重新配制，并在原防轉(zhuǎn)銷的下方加鉆2個Φ18mm通孔，配制2個橫銷，以3個橫銷替代原來的螺紋副連接。約6月4日凌晨0∶30，修配加工完成后，閥芯組件和哈夫螺母返回至現(xiàn)場。測量#1高調(diào)門閥桿頂部與哈夫螺母內(nèi)頂面存在0.9mm間隙，配0.9mm不銹鋼墊片消除該間隙，以減少高調(diào)門快關(guān)時對3個連接銷的剪切沖擊力。高調(diào)門閥桿與哈夫螺母用銷連接裝配完后，將哈夫螺母與閥桿之間整圈用亞弧焊滿焊連接。

為防止其他高調(diào)門出現(xiàn)類似情況，在#1高調(diào)門在修配車間鉆孔、配銷的同時，對#2、#3、#4高調(diào)門的哈夫螺母與閥桿連接螺紋副、防轉(zhuǎn)銷進(jìn)行了檢查，螺紋副和防轉(zhuǎn)銷完好。對閥桿頂部與哈夫螺母內(nèi)頂面之間的間隙進(jìn)行了測量：#2高調(diào)門為0.1mm，加0.1mm不銹鋼墊片消除間隙；#3高調(diào)門為0.03mm，因間隙小、時間緊而未加墊片；#4高調(diào)門為0.3mm，加0.3mm不銹鋼墊片消除間隙。以減小在閥碟關(guān)閉到位的瞬間，哈夫螺母與閥桿之間的連接螺紋副所承受的巨大沖擊力。

6月4日約6∶00，所有高調(diào)門和操縱座裝復(fù)完畢，配合熱控接線、調(diào)試。8∶26所有高調(diào)門調(diào)試完畢。8∶33#3機沖轉(zhuǎn)，9∶42并網(wǎng)。

本次檢修高調(diào)門與油動機行程（mm）記錄如下：

4 后續(xù)處理措施及防范措施

（1）準(zhǔn)備好#3機高調(diào)門的閥桿、哈夫螺母、防轉(zhuǎn)銷等備件，有#3機停備消缺機會時更換#1高調(diào)門閥桿、哈夫螺母（須待汽缸和閥殼溫度降下來）；（2）對#3機高調(diào)門閥桿、哈夫螺母、哈夫套螺紋牙頂進(jìn)行測量，檢查螺紋副配合情況，必要時對螺紋進(jìn)行金相檢查，對銷進(jìn)行硬度、超聲波檢查；（3）加強對汽輪機高主門、高調(diào)門、中調(diào)門、中主門高溫部份的連接件、銷進(jìn)行金相檢查。操縱座及油動機連接銷進(jìn)行宏觀檢查；（4）修訂檢修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，增加#3機的高調(diào)門閥桿頂部與哈夫螺母內(nèi)頂面間隙、哈夫螺母與哈夫套頂部間隙的測量與配作，接觸面檢查、油動機碰缸行程檢查等檢修內(nèi)容；（5）專業(yè)技術(shù)人員加強學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提升自身的技術(shù)素養(yǎng)，提高對設(shè)備制造廠的設(shè)計、制造缺陷的發(fā)現(xiàn)能力；（6）加強技術(shù)資料整理、歸檔，及時修訂檢修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，強化對高溫高壓的主汽門、調(diào)門的閥門行程、油動機碰缸行程、油動機行程的復(fù)查；（7）運行人員、點檢、熱控人員以及檢修人員應(yīng)加強對運行設(shè)備的日常巡視工作，及時發(fā)現(xiàn)缺陷及時進(jìn)行消除，將設(shè)備隱患消滅在萌芽狀態(tài)，并提高設(shè)備的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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