東汽600MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭的改型與應用

原振東

【摘 要】內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電公司的#3-#8機為東方汽輪機廠生產(chǎn)的600MW機組，由于高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿與十字頭的連接方式存在設計缺陷，造成機組運行中多次發(fā)生高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落、閥門突關事件，嚴重影響了機組的安全可靠運行，通過對高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭的改型與應用，保證了閥桿與十字頭連接可靠性，為機組的安全可靠運行提供了有力保障。

【關鍵詞】高壓調(diào)節(jié)汽閥；閥桿；十字頭

1.前言

內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責任公司的二、三、四期工程#3-#8機為東方汽輪機廠生產(chǎn)600MW機組，汽輪機高壓缸配汽機構共有2個高壓主汽閥和4個高壓調(diào)節(jié)汽閥，1個高壓主汽閥與2個高壓調(diào)節(jié)汽閥共用一個殼體，4個高壓調(diào)節(jié)汽閥分別控制高壓缸進汽的4個噴嘴組，滿足汽輪機的配汽要求。

由于高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿與十字頭的連接結構存在原始設計缺陷，機組運行中多次發(fā)生高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落、閥門突關事件，危及機組的安全可靠運行，針對高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落這一重大設備隱患組織技術攻關，對高壓調(diào)節(jié)汽閥的十字頭進行改型，消除了因連接結構設計不合理而造成閥桿脫落、閥門突關的設備隱患，為機組的安全可靠運行提供了有力保障。

2.東汽600MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭現(xiàn)狀調(diào)研

2.1東汽600MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭改造前的結構

東方汽輪機廠生產(chǎn)的N600-16.7/538/538-1型汽輪機，汽輪機高壓缸進汽配有2個高壓主汽閥和4個高壓調(diào)節(jié)汽閥，高壓調(diào)節(jié)汽閥的操縱方式采用杠桿機構，整個操縱裝置在設計上借鑒了日本日立600MW機組高壓調(diào)節(jié)閥操縱機構的結構方式，閥桿與操縱座十字頭采用螺紋連接，原設計結構見附圖1。

2.2東汽600MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭原設計結構存在的問題

托電公司#3-#8機組自投產(chǎn)以來，機組運行中多次發(fā)生高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落、閥門突關事件，嚴重影響了機組的安全可靠運行，分析高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落的原因，發(fā)現(xiàn)高壓調(diào)節(jié)汽閥的閥桿與十字頭的連接結構存在諸多問題，現(xiàn)分述如下：

⑴解體高壓調(diào)節(jié)汽閥，發(fā)現(xiàn)閥桿與十字頭的M76×3連接螺紋均存在倒扣及螺紋咬死現(xiàn)象，螺紋牙頂損壞至牙底，失去連接及傳動作用，在外力作用下閥桿與十字頭脫離，造成機組運行中閥桿脫落、閥門突關；

⑵閥桿與十字頭的止轉銷斷裂損壞，閥桿與十字頭可在軸向自由旋轉和上下移動，造成閥桿退扣脫落，造成閥門突關；

⑶高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿頂部墊環(huán)在閥門關閉時撞擊減薄，閥桿頂部螺紋負載著閥門關閉時的撞擊力，造成螺紋損環(huán)及閥桿止轉銷斷裂。

3.東汽600MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落的原因分析

托電公司一期工程（#1、#2機組）為進口日本日立公司600MW機組，托電公司二期、三期、四期工程（#3-#8機組）為東汽引進日本日立公司技術生產(chǎn)的600MW機組，汽輪機高壓調(diào)節(jié)汽閥的操縱方式采用杠桿傳動，整個操縱裝置在設計上借鑒了日立公司600MW機組的結構方式，一期日立機組自投產(chǎn)以來從未發(fā)生閥桿脫落事件，而東汽機組卻在投產(chǎn)后相繼發(fā)生多起高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落事件，造成閥桿脫落的原因分析如下：

⑴查閱東汽引進日立600MW機組的高壓調(diào)節(jié)閥桿的連接螺紋資料，調(diào)節(jié)閥桿的連接螺紋為G3”，螺距7.257mm；東汽國產(chǎn)化機組調(diào)節(jié)閥桿采用M76×3連接螺紋，螺距3mm，東汽廠高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿螺紋的螺距小、強度低，是造成閥桿脫落的原因之一；

⑵東汽600MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿墊環(huán)的材質(zhì)差，解體檢修高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭發(fā)現(xiàn)閥桿頂部墊環(huán)均存在較嚴重的擠壓減薄變形現(xiàn)象，而日立機組的閥桿墊環(huán)未發(fā)現(xiàn)嚴重擠壓變形，東汽機組閥桿墊環(huán)材質(zhì)差是造成閥桿脫落的原因之一；

⑶設備安裝時檢修工藝不良，按閥門安裝技術要求，閥桿旋入十字頭后必須保證端面完全貼合緊密，無間隙，保證閥門關閉時閥桿螺紋不受力，現(xiàn)場高壓調(diào)節(jié)汽閥解體后，復裝前應試裝配，找正十字頭銷軸孔的相對位置后，需確認閥桿端面完全貼合緊密，才能裝入銷軸，若接觸達不到要求，通過改變調(diào)整墊環(huán)的厚度進行調(diào)整，通常要反復修磨調(diào)整墊環(huán)。從現(xiàn)場解體情況來看，部分機組的高壓調(diào)節(jié)閥閥桿端面與十字頭之間，存在間隙未達到設計的裝配要求，從而造成閥桿螺紋受到閥門關閉時的撞擊力，導致閥桿螺紋變形損壞、絲扣咬死，由此可見設備安裝檢修工藝不良是造成閥桿脫落的原因之一。

4.東汽600MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭的改型分析與結構形式

4.1東汽600MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭改造后的結構形式

針對東汽600MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭在設計安裝上存在的問題，與東汽廠充分溝通后，分析并制定了高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭的改型方案，改造后的結構見附圖2。

4.2東汽600MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭改造后的結構分析

⑴將十字頭的螺紋部位加工擴大成一圓柱孔，增加提升螺母作為閥桿與十字頭的連接件，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；

⑵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3mm，再裝入止退螺釘，以防螺塞退出；

⑶閥桿端面與十字頭之間仍通過墊環(huán)來進行調(diào)整，但閥桿端面貼合要求可適當降低，允許該處存在微小間隙，其間隙值不大于0.20mm，以防止閥桿與十字頭之間相互轉動；

⑷在閥桿上補充加工兩個平面，用一止動板限制其轉動，止動板采用焊接的方式固定在十字頭上。

改造后的結構具有以下優(yōu)點：將閥桿與十字頭的直接連接變?yōu)殚g接連接，提升螺母頂部留有3mm間隙，可有效避免因高壓調(diào)節(jié)閥裝配未到位及閥桿墊環(huán)減薄時，閥桿螺紋承受過大的沖擊力，從根本上杜絕了閥桿螺紋倒扣、咬死現(xiàn)象，該結構保留了閥桿等主要零件，增加零件少，結構簡單，投入改造資金少。

5.結論

托電公司于2010年首先對#7機1號高壓調(diào)節(jié)汽閥進行了改造，經(jīng)過一段時間試運行后，相繼對#3-#8機的高壓調(diào)節(jié)汽閥進行了改造，獲得了滿意的效果，通過改造達到了以下安全和經(jīng)濟效益：

⑴避免了因閥桿脫落而帶來的檢修費用：高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落后，其閥桿、十字頭及銷軸等部件均已嚴重損壞，需全部更換新件，每根閥桿約2萬元，十字頭約6萬元/套，因閥桿脫落而帶來檢修費用約8萬元；

⑵消除設備隱患、保證機組的安全可靠運行：高壓調(diào)節(jié)汽閥十字頭改造后，消除了原設計結構中的不合理因素，避免了機組運行中高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿脫落、閥門突關的重大設備隱患，為機組的安全可靠運行提供了有力保障。

參考文獻：

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