某廠330?MW汽輪機(jī)高壓調(diào)門通流改造后定位銷斷銷原因分析及解決措施

陳喜發(fā)

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.120

摘 要：某廠330 MW機(jī)組在通流改造后因檢修工藝問題發(fā)生兩次#2高壓調(diào)門定位銷斷銷事件。該文從調(diào)門的波動現(xiàn)象出發(fā)，通過深入分析各參數(shù)，認(rèn)為調(diào)門為檢修工藝問題導(dǎo)致定位銷斷銷并經(jīng)現(xiàn)場拆檢得到證實。先后采取搶修和改造兩種措施，最終消除了調(diào)門定位銷斷銷的故障，對處理同類型的異常和故障具有較好的參考價值。

關(guān)鍵詞：調(diào)門 定位銷 斷銷 參數(shù)分析 改造

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0120-03

某廠330 MW機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠N330-16.7/537/537型（合缸）亞臨界一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽凝汽式機(jī)組。機(jī)組配汽方式采用調(diào)節(jié)配汽（全周進(jìn)汽）：高壓部分4個調(diào)節(jié)閥根據(jù)控制系統(tǒng)的指令按相同的閥位開啟，對應(yīng)于4組噴嘴同時進(jìn)汽。機(jī)組于2007年5月投入，2014年5月1日至7月20日進(jìn)行大修及綜合升級改造，2014年8月11日20：00完成機(jī)組大修后滿負(fù)荷168 h試運行，但分別在2014年9月23日和2015年1月17日發(fā)生兩次#2高調(diào)門卡澀銷子斷開事件。

1 事情經(jīng)過

2014年9月23日7：50機(jī)組開始加負(fù)荷，AGC投入，指令252 MW，10：36#1、2高壓調(diào)速汽門開始波動（負(fù)荷指令），從55%擺動到85%，至11：04開始波動從55%至100%，運行人員10：50設(shè)壓力偏置，從-0.1MPa一直設(shè)至-0.5 MPa，11：14#1、2高壓調(diào)速汽門全開不擺動，11：22#1、2高壓調(diào)速汽門又開始擺動，11：31運行人員退出AGC，機(jī)主控退手動模式。12：39做調(diào)速汽門的全行程試驗，發(fā)現(xiàn)#2高壓調(diào)速汽門關(guān)不到位，連續(xù)做了兩次試驗，卡在19.2%（36 mm）。

2 事情原因分析

2014年9月23日機(jī)組在7：50開始加負(fù)荷，負(fù)荷加至260 MW后負(fù)荷指令在240 MW與260 MW之間波動，調(diào)門波動較平穩(wěn)，10：36#1、2高壓調(diào)速汽門開始擺動，從表1可知10：17，機(jī)組負(fù)荷從260 MW下降至223 MW，此時可發(fā)現(xiàn)其調(diào)門的開度比8：57負(fù)荷238 MW的開度還大（40%上升至43，且負(fù)荷少15 MW），可判斷此時開始#2調(diào)門開始落座（實際情況是#2調(diào)門的門桿與其上部連接部件的銷子已斷，調(diào)門門芯在汽流的沖擊下旋轉(zhuǎn)帶動門桿轉(zhuǎn)退出與其上部連接，但不完全脫離仍然與上部連接，只不過是調(diào)門的門芯向下移動，即#2調(diào)門的實際開度不是反饋所顯示的值）。從表1可知，11：40的負(fù)荷222.3 MW，其調(diào)門的指令已是54%，比10：17的43%更嚴(yán)重，因此其擺動幅度更大。這是因為機(jī)組在協(xié)調(diào)方式運行，且負(fù)荷剛好在#1、2調(diào)門開度的上部，由于高調(diào)門的流量特性，其開度在60%～100%之間的流量特性曲線較陡，因此在此負(fù)荷下調(diào)門指令剛好是55%，此時若要加負(fù)荷，CCS根據(jù)調(diào)門流量特性曲線計算的負(fù)荷流量發(fā)指令開調(diào)門，由于該段的調(diào)門流量特性曲線較陡，加上#2調(diào)門已落座（調(diào)門按CCS指令開時其調(diào)門流量特性曲線已不在較陡的開度上），#2調(diào)門按CCS指令開調(diào)門，其開度所增加的流量與CCS計算出的流量不相符，比CCS計算的流量大，所以，此時開大調(diào)門，加負(fù)荷的速率一定大，CCS控制系統(tǒng)會產(chǎn)生超調(diào)，CCS控制系統(tǒng)超調(diào)后又會發(fā)指令關(guān)調(diào)門，基于#2調(diào)門開度與實際不相符，關(guān)調(diào)門后CCS控制系統(tǒng)還是會超調(diào)，CCS控制系統(tǒng)超調(diào)后又發(fā)開調(diào)門的指令，而且反復(fù)，就產(chǎn)生了上述#1、2高壓調(diào)速汽門的連續(xù)波動，從調(diào)門活動試驗的歷史趨勢圖（圖1）可知，當(dāng)作#2調(diào)門活動時，#2調(diào)門從29%關(guān)至19%時（顯示值），其他3個調(diào)門開度沒有變化，此時可判斷#2調(diào)門有落座的可能。（實際上為：#2調(diào)門門桿與上部連接的定位銷子先斷，由于調(diào)門門芯的汽流沖擊產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，使#2調(diào)門的逐漸落座，#2調(diào)門落座后，負(fù)荷剛好在調(diào)門特性曲線較陡的開度上就會產(chǎn)生調(diào)門擺動（CCS協(xié)調(diào)方式下））。

事后在機(jī)組停運后由檢修人員拆開#2高調(diào)門及其操縱座后得到證實。拆開后發(fā)現(xiàn)門桿的止動銷子斷為三段，斷口呈錐形。門桿上的銷孔與十字套上的銷孔不對應(yīng)，從十字套上的銷孔看不見門桿上的銷孔，說明門桿已經(jīng)旋出，這樣就使門桿相對加長，使調(diào)門在實際是全關(guān)的情況下，開度指示仍處于一定開度的位置上。用手轉(zhuǎn)動調(diào)門門芯，使門桿與十字套分離，抽出門桿，發(fā)現(xiàn)門桿上的銷孔呈橢圓樣，說明門桿已能在汽流的作用左右轉(zhuǎn)動且已很長一段時間，與止動銷子錐形斷口相應(yīng)（圖2）。

3 解決措施

（1）在第一次斷銷事件發(fā)生后，施工人員進(jìn)行現(xiàn)場搶修，重新進(jìn)行高調(diào)門的調(diào)整、安裝，但由于搶修過程中仍未能按施工規(guī)范要求將閥桿與調(diào)整墊塊頂緊，導(dǎo)致螺絲的預(yù)緊力很小，使定位銷承擔(dān)了部分閥桿垂直方向的剪切力。這導(dǎo)致在2015年1月17日再次發(fā)生#2調(diào)門卡澀銷子斷開事件。事件的參數(shù)和現(xiàn)象與第一次基本一致，在此不再表述。

機(jī)組在原因比較明確的情況下，做機(jī)組調(diào)門嚴(yán)密性試驗合格的情況下暫時采取強(qiáng)制#2高調(diào)門關(guān)閉，機(jī)組利用#1、3、4調(diào)門采用單閥方式運行。

（2）介于調(diào)門門桿與十字套之間的連接方式設(shè)計存在不足，門桿無獨立的螺母固定，門桿的固定完全依靠與調(diào)整墊塊的預(yù)緊力，而該預(yù)緊力圖紙無明確要求，需憑經(jīng)驗調(diào)整預(yù)緊力，國內(nèi)同類型機(jī)組已有多臺機(jī)組發(fā)生同類的斷銷情況，決定通過改造連接方式克服這種設(shè)計上的不足。改造后的結(jié)構(gòu)設(shè)計為（圖3）：閥桿上端設(shè)計成一定角度的錐體，與錐形襯套配合為一體，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6-M20六角圓柱螺釘聯(lián)接成一體。

此結(jié)構(gòu)與原設(shè)計相比較，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。對用戶檢修來講無任何后顧之憂。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。

4 結(jié)語

汽輪機(jī)調(diào)門作為汽輪機(jī)進(jìn)汽的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，直接影響汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)性和安全性能。特別是機(jī)組進(jìn)行升級改造或者大修過程中容易發(fā)生檢修工藝引起的各種故障。該文從運行中調(diào)門的波動現(xiàn)象出發(fā)，通過深入分析各參數(shù)，分析出高壓調(diào)門故障的根本原因并經(jīng)現(xiàn)場拆檢得到證實。先后采取搶修和改造兩種措施，機(jī)組利用停機(jī)調(diào)峰機(jī)會進(jìn)行改造，最終消除了調(diào)門定位銷斷裂的故障。為掌握機(jī)組檢修工期主動性、改造方案設(shè)計和備品備件準(zhǔn)備贏得了充足的時間，對處理同類型的異常和故障具有較好的參考價值。

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