300MW機(jī)組4號(hào)高壓調(diào)門門桿斷裂原因分析及處理

張永俊

摘要：公司于2008年陸續(xù)將2臺(tái)300MW機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，機(jī)組安全平穩(wěn)運(yùn)行，在2016-2017年機(jī)組運(yùn)行中2臺(tái)機(jī)連續(xù)發(fā)生4號(hào)高壓調(diào)門斷裂甩負(fù)荷情況。針對(duì)300MW機(jī)組4號(hào)高壓調(diào)門門桿斷裂的原因進(jìn)行分析、處理、探討。

關(guān)鍵詞：高壓調(diào)門；門桿斷裂

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.30.090

1前言

本汽輪機(jī)是由上海汽輪機(jī)廠制造的新型亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排氣、單軸、反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)。型號(hào)：N300-16.67/537/537型，控制系統(tǒng)采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，操作簡便，運(yùn)行安全可靠。DEH系統(tǒng)使用的是西屋公司的OVATION型集散控制系統(tǒng)， 提供單閥/順序閥切換功能。

2設(shè)備狀況

2.1高壓調(diào)門的工作原理及結(jié)構(gòu)圖

高壓調(diào)節(jié)汽閥由油動(dòng)機(jī)操縱，它的活塞桿與調(diào)節(jié)汽閥閥桿直接相連，垂直安裝，油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng)為開汽閥。油動(dòng)機(jī)是單側(cè)作用的，液壓力提供開汽閥的動(dòng)力，關(guān)汽閥依靠彈簧力。

2.2事故情況

2017年6月21日，8號(hào)機(jī)負(fù)荷135MW甩至98MW，機(jī)組調(diào)門由順序閥自動(dòng)切換為單閥運(yùn)行，就地檢查4號(hào)調(diào)門門桿從連接頭移除約100mm，在靠近連接頭下端處有門桿斷裂裂紋，4號(hào)調(diào)門退出運(yùn)行。

3原因分析

（1）調(diào)門運(yùn)行過程中受到油動(dòng)機(jī)的彈簧的向下關(guān)閉作用力、油動(dòng)機(jī)活塞的向上開啟力、主蒸汽的向上頂力、蝶閥重力等外力的作用下處于懸伸的不穩(wěn)定狀態(tài)。這些不穩(wěn)定力的長期作用之下對(duì)門桿產(chǎn)生交變應(yīng)力引起門桿金相薄弱組織疲勞、擴(kuò)散門桿的金屬力學(xué)性能集聚惡化最終引起金屬疲勞斷裂。

（2）高壓調(diào)門在全開時(shí)，單個(gè)高壓調(diào)門的相對(duì)流量指令大于高壓調(diào)門的最大開度，伺服閥處于帶電開啟狀態(tài)，油動(dòng)機(jī)工作腔室的油壓達(dá)到最大，從而使高壓調(diào)門達(dá)到最大開度。高壓調(diào)門在全開時(shí)主閥芯上很大的開啟力，消除了主閥芯的氣流作用下的運(yùn)動(dòng)，避免了磨損，但增大了油動(dòng)機(jī)連桿的載荷，連桿長期過載運(yùn)行，造成斷裂。

通過上述表格、曲線，可以看出負(fù)荷200MW時(shí)，對(duì)應(yīng)GV3、GV4調(diào)門開度100%，負(fù)荷135-180MW左右時(shí)，對(duì)應(yīng)調(diào)門開度23.2%-45.6%.階躍比較大。

4處理方案

解體情況：

機(jī)組停運(yùn)，對(duì)4號(hào)調(diào)門斷裂部分進(jìn)行更換，檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)要求：

（1）聯(lián)結(jié)頭和閥桿之間的接觸面需保證80%以上接觸，并按圖紙中的擰緊力矩?cái)Q緊閥桿后鉆配銷孔并安裝圓柱銷。此安裝要求保證了高調(diào)門在正常使用中，此處定位銷不受閥門開關(guān)時(shí)沖擊產(chǎn)生的巨大剪切力。

（2）將彈簧箱和彈簧座裝配到閥蓋上，驗(yàn)證彈簧箱安裝面與孔壁面垂直度為0.12，鉆鉸配圓柱銷，此時(shí)不得沖鉚，拆下彈簧箱。

（3）將球面墊圈裝到彈簧座下，驗(yàn)證球面墊圈75%以上的接觸面積。

（4）壓縮彈簧，外彈簧壓至規(guī)定長度，為防止在壓縮與放松彈簧時(shí)彈簧座翹起，三個(gè)壓縮彈簧工具要相等加載，用螺母之間的間隙來控制壓彈簧工具的行程。

（5）涂色檢查聯(lián)結(jié)頭和閥桿驗(yàn)證有80%的最小接觸面積，擰緊閥桿，鉆鉸孔并沖鉚車圓柱銷。

（6）閥桿與套筒后座接觸后，驗(yàn)證閥套凸肩與套筒之間的最小軸向間隙為3mm。

5防范措施

（1）大修周期更換調(diào)門門桿，防范事故隱患。

（2）嚴(yán)格按檢修規(guī)程工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修、組裝、驗(yàn)收。

（3）備好一套完整的高壓調(diào)門事故備品。

6總結(jié)

調(diào)門運(yùn)行過程中受到油動(dòng)機(jī)的彈簧的向下關(guān)閉作用力、油動(dòng)機(jī)活塞的向上開啟力、主蒸汽的向上頂力、蝶閥重力等外力的作用下處于懸伸的不穩(wěn)定狀態(tài)。這些不穩(wěn)定力的長期作用之下對(duì)門桿產(chǎn)生交變應(yīng)力引起門桿金相薄弱組織疲勞、擴(kuò)散門桿的金屬力學(xué)性能集聚惡化最終引起金屬疲勞，連桿長期過載運(yùn)行，造成斷裂，大修周期應(yīng)及時(shí)更換調(diào)門門桿，嚴(yán)格按檢修規(guī)程工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修、組裝、驗(yàn)收，防范事故隱患。

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