張斌

摘 要：高壓調(diào)節(jié)閥是汽輪機調(diào)速系統(tǒng)執(zhí)行機構的主要設備元件，調(diào)節(jié)閥工作正常與否直接影響機組的安全穩(wěn)定運行[1]。文章針對某電廠出現(xiàn)的高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落的故障事件進行了原因分析，最終通過對高壓調(diào)節(jié)汽閥的改造，徹底解決了故障問題。

關鍵詞：高壓調(diào)節(jié)汽閥；脫落；改造

中圖分類號：TM621.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）15-0093-02

1 設備概況

某330 MW級熱電聯(lián)產(chǎn)電廠#1、2號汽輪機為東方汽輪機廠CC330-16.67/3.5/1.0/538/538型亞臨界、中間再熱、單軸、兩缸兩排汽、雙抽汽凝汽式供熱汽輪機，高、中壓合缸，通流部分反向布置，高壓缸為雙層缸結構，中壓部分為隔板套結構，低壓缸為雙缸雙排汽對稱分流，低壓缸采用焊接雙層缸結構，分別于2012年8月和10月投產(chǎn)運行。本汽輪機配汽方式為設兩個高壓主汽門、四個高壓調(diào)門和兩個中壓聯(lián)合汽門，具備閥門管理功能，能實現(xiàn)噴嘴調(diào)節(jié)和節(jié)流調(diào)節(jié)。汽輪機左右各兩個高壓調(diào)節(jié)汽閥，布置在汽機前方運行層下面，每個高壓主汽調(diào)節(jié)閥由公共一個殼體的1個自動主汽閥和2個高壓調(diào)節(jié)閥組成，高壓調(diào)節(jié)閥和自動主汽閥在公共閥殼內(nèi)呈三角形排置，結構簡單，布置緊湊。

高壓部分共有四個調(diào)門對應于四組噴嘴，噴嘴組與調(diào)門的序號相對應，噴嘴調(diào)節(jié)方式是Ⅰ、Ⅱ調(diào)門同時開啟，其閥桿行程達39.2 mm時，Ⅲ調(diào)門開啟，當Ⅲ調(diào)門閥桿行程達39.2 mm時， IV調(diào)門開始開啟。節(jié)流調(diào)節(jié)方式是高壓調(diào)門同時開啟且開度相同。中壓部分為全周進汽，負荷在30%以下，中壓調(diào)門起調(diào)節(jié)作用，負荷大于30%時，中壓調(diào)門保持全開，此時由高壓調(diào)門調(diào)節(jié)負荷[2]。本機組具備單閥/順序閥選擇功能，運行人員能夠對汽輪機的閥門配汽方式進行選擇，也可根據(jù)負荷對運行方式進行選擇。調(diào)峰運行中可采用定—滑—定方式，機組帶90%以上負荷時，采用定壓運行；機組帶90%～30%負荷時，采用滑壓運行；機組帶30%以下負荷時，采用定壓運行。

2 設備異常情況

#1機組投產(chǎn)近6個月時，機組處于單閥控制狀態(tài)，某一天負荷突然從220 MW降至175.8 MW，后又回升至220 MW，高壓調(diào)節(jié)汽閥GV1/GV2/ GV3/GV4均由40%突開至62.9%，負荷功率反饋由93.6%開至98.3%，期間負荷波動較大，范圍在10 MW左右，其余參數(shù)變化不明顯。熱控技術人員檢查相關邏輯、及就地有關表計均正常，未發(fā)現(xiàn)異常，初步懷疑3號高調(diào)閥設備異常。

3 故障原因分析

為進一步確認異常情況的原因，電廠技術人員進行了分析和相關實驗，逐漸逐一關閉1號高壓調(diào)節(jié)汽閥GV1、2號高壓調(diào)節(jié)汽閥GV2、4號高壓調(diào)節(jié)汽閥GV4高壓調(diào)節(jié)汽閥，關閉高壓調(diào)節(jié)汽閥時機組負荷明顯減低、減少，自動主汽閥前主蒸汽壓力明顯升高；逐漸關閉3號高壓調(diào)節(jié)汽閥GV3時，汽閥開度由57.3%關小至10%期間，機組負荷及自動主汽閥前主蒸汽前壓力無明顯變化，發(fā)現(xiàn)關閉3號高壓調(diào)節(jié)閥對機組負荷沒有任何影響，不參與負荷調(diào)整，最終確認3號高壓調(diào)節(jié)汽閥閥芯脫落。

東汽300 MW級以上的大容量機組，其高壓主汽調(diào)節(jié)閥中的高壓調(diào)節(jié)閥的閥桿與十字頭均使用螺紋直接連接，高壓調(diào)節(jié)閥的閥桿提升機構采用的是“日立”調(diào)節(jié)閥結構，電廠高壓調(diào)節(jié)汽閥也采用此結構，如圖1所示。

隨著國家煤電機組單臺裝機容量的加大和裝機數(shù)量的增加，尤其南方地區(qū)已出現(xiàn)電量供大于求的現(xiàn)象，300 MW煤電機組已經(jīng)成為調(diào)峰主力機組，明顯出現(xiàn)機組調(diào)峰時間增多，啟停次數(shù)增加，機組打閘次數(shù)增加；并且隨著供熱機組技術水平的不斷提高，300 MW供熱機組已成為供熱機組的主流機型，由于外部環(huán)境的影響，機組負荷、對外供汽量調(diào)整非常多，機組高壓調(diào)節(jié)汽閥動作頻繁。機組打閘時，AST電磁閥動作，高壓調(diào)節(jié)汽閥下安全油壓泄走，在彈簧力的作用下，汽門迅速關閉，閥蝶迅速到底，與閥座產(chǎn)生很大的碰撞和沖擊，并且由于安裝原因，閥桿頂部與十字套之間存在較大間隙，碰撞沖擊力全部集中在十字套頂部的螺扣上，打閘次數(shù)的增多，螺紋會逐漸發(fā)生變形，進而閥桿與十字套連接部位發(fā)生位移，最終導致十字套內(nèi)的止轉銷部件因承受較大剪切應力被切斷。

該型機組高壓調(diào)節(jié)汽閥的主閥碟與主閥桿連為一體，固定在主閥桿上，主閥碟不能旋轉。在設計上，其主要結構為高壓主汽閥和高壓調(diào)節(jié)汽閥的閥體相連，由2個主汽閥和4個調(diào)節(jié)汽閥組成，4個調(diào)節(jié)閥共用一個閥殼，兩個主汽閥出口與調(diào)節(jié)閥殼相連，這樣在高壓調(diào)節(jié)汽閥內(nèi)易產(chǎn)生漩渦汽流從而對主閥芯產(chǎn)生旋轉力矩，閥芯帶動門桿旋轉，進一步將止轉銷損壞，進而出現(xiàn)高壓調(diào)節(jié)汽閥閥芯脫落。后咨詢汽輪機廠家和相關電廠了解，該型機組的高壓調(diào)節(jié)汽閥多次出現(xiàn)閥芯脫落的故障。并且這種結構的閥門可以看出，閥門關閉時，閥碟與閥座碰撞和沖擊產(chǎn)生強大的作用力，由于反作用力導致螺紋結合面發(fā)生嚴重變形，造成大修時高壓調(diào)節(jié)閥無法解體的問題。

4 故障解決措施

4.1 故障解決的臨時措施

目前，由于電網(wǎng)供大于求的大環(huán)境下，機組負荷偏低，機組調(diào)峰較多，#3高壓調(diào)節(jié)汽門經(jīng)常處于開關調(diào)整狀態(tài)，#3高壓調(diào)節(jié)汽閥頻繁動作，導致#3高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿最先斷裂、脫落。機組減負荷運行，機組單閥控制狀態(tài)轉換為順序閥控制轉態(tài)，暫時采用臨時處理措施將3號高壓調(diào)節(jié)汽閥與4號高壓調(diào)節(jié)汽閥進行邏輯對調(diào)，強制3號高壓調(diào)節(jié)汽閥，此門一直處于全關位置，不參與負荷調(diào)整，利用4號高壓調(diào)節(jié)汽閥來負荷調(diào)節(jié)；全廠調(diào)峰主要依靠另一臺機組，此臺機組盡快保證負荷穩(wěn)定，#4號高壓調(diào)節(jié)汽閥全開位置，較少高壓調(diào)節(jié)汽閥頻繁動作，并且制定了#1機組#3高調(diào)閥桿脫落有關運行規(guī)定和注意事項。

機組為供熱機組，對外供汽量較多，為盡量減少對熱用戶的影響，在最短時間內(nèi)處理缺陷，利用節(jié)假日調(diào)峰停機機會對此缺陷進行臨時處理。將原十字頭的螺紋部位補充加工擴大成一圓柱孔，增加一提升螺母作為閥桿與十字頭的聯(lián)接用，提升螺母外圓與十字頭上的孔采用間隙配合，在提升螺母外圓上開一導向槽，在十字頭上裝一導向銷以防止提升螺母轉動，并保證提升螺母可以上下移動；提升螺母的定位由一螺塞完成；先旋轉螺塞，然后測量出提升螺母與十字頭之間的頂部間隙，保證該間隙值為3 mm后，再裝入止退螺釘，以防止螺塞退出。

4.2 故障解決措施

針對此問題，與東方汽輪機廠聯(lián)系，對高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿提升裝置結構進行改進設計，就完全可以杜絕此類故障的發(fā)生，其改進設計結構，如圖2所示。

改造后的高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿上端設計成一定角度的錐體，與錐形襯套配合為一體，用螺母牢固鎖緊后再加裝一帶槽鎖緊螺母將螺母鎖死，防止螺母可能發(fā)生的松脫。改造后的結構與原結構比較，高壓調(diào)節(jié)汽閥的閥桿與十字頭沒有直接進行連接，改造后高壓調(diào)節(jié)汽閥拆卸和維修比原結構閥門方便，只需拆除螺釘，便可以完成分解十字頭與閥桿的工作。高壓調(diào)節(jié)汽閥的閥桿與襯套的拆卸，只需要卸了螺母后，就可以取出襯套。并且改造后的高壓調(diào)節(jié)汽閥結構巧妙利用內(nèi)外錐面緊密配合的自鎖原理，能有效地解決了主蒸汽汽流擾動所產(chǎn)生的閥桿不規(guī)則振動，加強了高壓調(diào)節(jié)汽閥工作的穩(wěn)定性[3]。

電廠利用機組調(diào)峰停機機會，對3號高壓調(diào)節(jié)汽閥進行了解體，檢查發(fā)現(xiàn)3號高壓調(diào)節(jié)汽閥止轉銷斷成三段、閥桿螺紋牙全部損壞，螺牙基本沒有，閥桿裝配后距離十字套頂部間隙較大，遠遠超過圖紙要求，與之前分析的原因基本吻合。后對其余高壓調(diào)節(jié)汽閥也進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)止轉銷均有不同程度的損壞，螺紋結合面發(fā)生嚴重變形，高壓調(diào)節(jié)閥無法解體。1號機組高壓調(diào)節(jié)汽閥按新的改進結構進行了改造，機組經(jīng)過四年來的運行考驗，均未再發(fā)生調(diào)節(jié)氣閥閥芯脫落的缺陷，其中還進行了一次機組大修時檢查未發(fā)現(xiàn)以前存在的問題，閥門設備運行正常。

5 結 語

本文針對某廠東方汽輪機廠CC330-16.67/3.5/1.0/538/538型機組的主機高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落問題進行了分析，并制定了解決措施，通過實踐，取得較好效果。高壓調(diào)節(jié)汽閥的閥桿提升機構采用“日立”調(diào)節(jié)閥結構的機組要高度重視，避免類似故障的發(fā)生。

參考文獻：

[1] 曹祖慶，江寧、陳行庚.大型汽輪機組典型事故及預防[M].北京：中國電 力出版社，1999.

[2] 文賢馗.火電廠汽輪機控制系統(tǒng)改造[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3] 張林茂，陳峰，劉子夫，等.300 MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落或斷裂 的故障分析與處理[J].電力技術，2009，（6）.