汽輪機(jī)高壓調(diào)閥中分面漏汽原因分析及改進(jìn)

龍偉華，張方明，應(yīng)堅(jiān)定

（浙能臺(tái)州發(fā)電廠，浙江臺(tái)州318016）

發(fā)電技術(shù)

汽輪機(jī)高壓調(diào)閥中分面漏汽原因分析及改進(jìn)

龍偉華，張方明，應(yīng)堅(jiān)定

（浙能臺(tái)州發(fā)電廠，浙江臺(tái)州318016）

針對(duì)某型號(hào)超臨界600 MW汽輪機(jī)高壓調(diào)閥多次出現(xiàn)閥蓋與閥殼結(jié)合面漏汽的問題，結(jié)合解體檢查情況對(duì)漏汽原因進(jìn)行深入分析，制定處理方案。通過金屬纏繞墊改型更換、密封面修磨、閥蓋螺栓緊固等檢修改進(jìn)措施，保證了結(jié)合面的長(zhǎng)效密封，徹底解決了漏汽問題。

高壓調(diào)閥；密封面；漏汽；工藝改進(jìn)

某發(fā)電廠600 MW機(jī)組采用東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N600-24.2/566/566型汽輪機(jī)，該汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，屢次出現(xiàn)高壓調(diào)閥閥蓋與閥殼之間的中分面漏汽問題。停機(jī)解體檢查后發(fā)現(xiàn)，金屬纏繞墊存在不同程度吹損，嚴(yán)重時(shí)只剩下一小部分粘在密封面和中分面臺(tái)階上。雖經(jīng)幾次正常檢修，但漏汽問題一直未能解決，嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1 結(jié)合面漏汽原因分析

高壓調(diào)閥在每次檢修結(jié)束并運(yùn)行一段時(shí)間后，閥蓋與閥殼之間的中分面就開始出現(xiàn)漏汽現(xiàn)象，表明閥蓋與閥殼密封面的密封性能被破壞，產(chǎn)生了局部的通流間隙。之后，隨著泄漏的蒸汽不斷沖刷和腐蝕金屬纏繞墊等密封材料，泄漏間隙不斷增大，蒸汽外漏現(xiàn)象逐漸加劇。

結(jié)合發(fā)生漏氣現(xiàn)象的高壓調(diào)閥解體檢查情況，對(duì)高壓調(diào)閥中分面泄漏問題進(jìn)行原因分析。

1.1 金屬纏繞墊材質(zhì)原因

金屬纏繞墊是保證高壓調(diào)閥中分面密封的關(guān)鍵部件，金屬纏繞墊的材質(zhì)、尺寸是否合適，將直接影響高壓調(diào)閥中分面密封質(zhì)量。從幾次高壓調(diào)閥解體檢查結(jié)果來看，閥蓋與閥殼密封面之間金屬纏繞墊都存在嚴(yán)重吹損的情況，這是引起高壓調(diào)閥中分面漏汽的主要原因。

根據(jù)廠家設(shè)計(jì)資料，原金屬纏繞墊尺寸為315.5 mm×280 mm×4.5 mm，由304薄鋼帶與石墨填充料交替纏繞而成。其中304薄鋼帶材料為0Gr18Ni9，最高可用于650℃非氧化工作環(huán)境（用于氧化介質(zhì)時(shí)最高使用溫度為450℃）；構(gòu)成填充料的柔性石墨工作溫度為-200℃～+650℃。對(duì)照汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)可知，該纏繞墊已經(jīng)處于材質(zhì)工作范圍的上限，長(zhǎng)時(shí)間在高溫高壓下運(yùn)行，會(huì)對(duì)材料穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。

1.2 閥蓋及閥殼密封面加工工藝的影響

高壓調(diào)閥的閥蓋及閥殼密封面由于變形引起不平行或不平整時(shí)，就會(huì)造成金屬纏繞墊局部壓緊程度不足，結(jié)合面的密封性能得不到保證。

高壓調(diào)閥解體時(shí)，采用壓鉛絲的方法測(cè)量密封面平行度，檢查發(fā)現(xiàn)：閥蓋與閥殼密封面配合平行度存在圓周不平行現(xiàn)象，局部出現(xiàn)張口。然后通過壓印紅丹的方法進(jìn)行平整度測(cè)量，也發(fā)現(xiàn)存在局部不平整現(xiàn)象。由于閥殼密封面上存在一定程度的變形，使原有規(guī)整的密封面圓周變形失圓成橢圓狀?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，該橢圓狀密封面的長(zhǎng)軸比原密封面直徑增大約3 mm，變形率達(dá)1%，造成原尺寸的金屬纏繞墊不能正常緊湊地放入密封面凹肩位置。

分析認(rèn)為，由于高壓調(diào)閥中分面加工工藝不良以及閥殼材質(zhì)熱處理工藝存在問題，在高溫高壓工作條件下出現(xiàn)了局部變形，導(dǎo)致閥蓋與閥殼密封面配合存在張口，這是造成蒸汽泄漏的重要因素之一。

1.3 閥蓋螺栓緊固力的影響

當(dāng)高壓調(diào)閥閥蓋螺栓緊固不足時(shí)，在溫度變化時(shí)容易出現(xiàn)螺栓預(yù)緊力松馳。

由于該類型高壓調(diào)閥閥蓋及上部基座為整體結(jié)構(gòu)，當(dāng)高壓調(diào)閥組件吊入閥座裝復(fù)時(shí)，螺栓就位后由于閥蓋上部基座平面的阻擋，大部分螺栓存在伸長(zhǎng)量測(cè)量工具無法插入測(cè)量的問題，僅能測(cè)量少數(shù)螺栓的實(shí)際伸長(zhǎng)量。因此，檢修后進(jìn)行螺栓緊固時(shí)，無法確切知曉大部分螺栓熱緊后的實(shí)際伸長(zhǎng)量，可能導(dǎo)致部分螺栓預(yù)緊力不足的問題。在局部變形較大的區(qū)域，因密封面間隙過大、金屬纏繞墊的壓緊量不足而產(chǎn)生蒸汽泄漏。

2 處理措施及工藝要求

2.1 更換金屬纏繞墊材料

根據(jù)高溫高壓工作參數(shù)的實(shí)際需求，將原有的304L+石墨材質(zhì)纏繞墊更換為材質(zhì)更好的Incoloy800金屬纏繞墊。Incoloy800是經(jīng)過鈦穩(wěn)定化處理的全奧氏體鎳鐵鉻合金，并添加了銅和鉬，該材質(zhì)的性能可以確保金屬纏繞墊在實(shí)際高溫高壓條件下長(zhǎng)期、穩(wěn)定工作。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)高壓調(diào)閥閥蓋與閥殼密封面寬度，結(jié)合修整后的密封面尺寸形狀，聯(lián)系制造廠家專門設(shè)計(jì)和加工纏繞墊，確保墊片的密封性能。

2.2 修磨處理密封面

根據(jù)閥殼密封面變形引起不平行、不平整程度，制定了相應(yīng)的修磨處理方案。該方案對(duì)高壓調(diào)閥閥蓋法蘭及密封面進(jìn)行同步加工，由研磨工具對(duì)密封面進(jìn)行修磨處理，由此確保閥蓋和閥座2個(gè)密封面的平整，消除配合張口。修磨完成后，經(jīng)過壓印紅丹方法檢測(cè)合格，并著色檢查無缺陷后裝復(fù)，由此消除了密封面配合的不平行現(xiàn)象，保證金屬纏繞墊能被均勻壓緊。

2.3 改進(jìn)閥蓋螺栓緊固工藝

該高壓調(diào)閥共有11根閥蓋螺栓，高溫雙頭螺柱型號(hào)為3（GH），材質(zhì)為20Cr1Mo1VNbTiB，每只螺栓配有1只型號(hào)為3（GH）、材質(zhì)為25Cr2Mo-VA的高溫帶槽螺母。

按照東方汽輪機(jī)廠提供的閥蓋螺栓緊固順序（如圖1所示），對(duì)螺栓分別進(jìn)行冷緊和熱緊裝配，可以達(dá)到均勻緊固的效果，避免產(chǎn)生中分面張口而導(dǎo)致漏汽。

圖1 高壓調(diào)閥螺栓擰緊順序

按照螺栓預(yù)緊要求進(jìn)行冷緊工序時(shí)，經(jīng)過多次測(cè)試并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，制定了專門的冷緊工序方案，將冷緊力矩確定為1 000 Nm，用以消除閥蓋與閥殼結(jié)合面間隙，獲得一定的螺栓冷緊伸長(zhǎng)量。在冷緊后，用塞尺檢驗(yàn)閥蓋法蘭面間隙，確認(rèn)符合要求。

螺栓冷緊工作完成后，再進(jìn)行螺栓熱緊。最可靠的熱緊工藝控制方法是測(cè)量螺栓的伸長(zhǎng)量，使其滿足制造廠家規(guī)定的伸長(zhǎng)要求。但由于該類型高壓調(diào)閥閥蓋上部基座平面的阻擋，大部分螺栓無法進(jìn)行緊固后的伸長(zhǎng)量測(cè)量。因此，現(xiàn)場(chǎng)只能以螺母旋轉(zhuǎn)弧長(zhǎng)來代替伸長(zhǎng)量測(cè)量。在進(jìn)行熱緊緊固后，抽取可以測(cè)量伸長(zhǎng)量的螺栓進(jìn)行伸長(zhǎng)量測(cè)量，作為參考。

為了確保足夠的緊固力度，同時(shí)又嚴(yán)格控制熱緊的伸長(zhǎng)量不超過設(shè)計(jì)許可范圍，根據(jù)制造廠同類型高壓調(diào)閥螺栓的緊固標(biāo)準(zhǔn)和以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將該高壓調(diào)閥螺栓熱緊過程中的旋轉(zhuǎn)弧長(zhǎng)確定為緊固標(biāo)準(zhǔn)范圍的上限值36 mm。

螺栓的熱緊順序與冷緊時(shí)相同，依次用電加熱棒對(duì)螺栓加熱后使之伸長(zhǎng)，然后用手扳動(dòng)扳手，直到螺母旋轉(zhuǎn)到給定的旋轉(zhuǎn)弧長(zhǎng)位置。在整個(gè)熱緊過程中，需一邊加熱一邊擰緊螺母，防止出現(xiàn)螺栓加熱過度；禁止用錘擊扳手或用加長(zhǎng)桿強(qiáng)扳，以保證螺栓預(yù)緊應(yīng)力控制在允許范圍內(nèi)。

2.4 規(guī)范執(zhí)行組裝工藝和程序

在整個(gè)高壓調(diào)閥檢修及裝復(fù)過程中，對(duì)檢修工藝、規(guī)范作了詳細(xì)的要求，做好相應(yīng)的檢查、測(cè)量、防護(hù)等工序。在密封面修磨清理、螺栓冷緊力矩、熱緊旋轉(zhuǎn)弧長(zhǎng)控制等關(guān)鍵點(diǎn)上進(jìn)行檢查確認(rèn)，確保精細(xì)化檢修的效果。

3 檢修后的運(yùn)行效果

經(jīng)過對(duì)漏汽原因的分析，在2011年9月進(jìn)行的機(jī)組C級(jí)檢修過程中，對(duì)高壓調(diào)閥中分面漏汽問題進(jìn)行了處理。檢修中完成了上述幾項(xiàng)處理措施的執(zhí)行落實(shí)，并規(guī)范執(zhí)行組裝工藝和程序。

此次檢修處理后，該機(jī)組高壓調(diào)閥中分面嚴(yán)密性良好，未再發(fā)生漏氣現(xiàn)象。

4 結(jié)語

針對(duì)超臨界600 MW機(jī)組汽輪機(jī)高壓調(diào)閥閥蓋與閥殼之間中分面經(jīng)常出現(xiàn)的漏汽問題，在高壓調(diào)閥解體檢修時(shí)，對(duì)產(chǎn)生漏汽現(xiàn)象的原因進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查和分析，找出了導(dǎo)致中分面密封不嚴(yán)的主要影響因素，并針對(duì)性地制定解決方案。在后續(xù)的檢修過程中，通過實(shí)施金屬纏繞墊改型更換、密封面修磨、閥蓋螺栓緊固以及規(guī)范組裝工藝等具體的檢修改進(jìn)措施，徹底消除了高壓調(diào)閥中分面漏汽問題，其成功經(jīng)驗(yàn)可以為發(fā)電廠類似設(shè)備的檢修工作提供參考。

[1]HG/T 20610-2009鋼制管法蘭用纏繞式墊片（PN系列）[S].北京：人民出版社，2009.

[2]張崇和，張勇.汽輪機(jī)檢修[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[3]郭延秋.大型火電機(jī)組檢修實(shí)用技術(shù)叢書（汽機(jī)分冊(cè)）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[4]李杰.300 MW汽輪機(jī)高壓調(diào)門閥座下沉原因分析及處理[J].山東電力技術(shù)，2005（5）∶46-47.

（本文編輯：徐晗）

Cause Analysis and Improvement of Steam Leakage of High Pressure Control Value Split in Turbines

LONG Weihua，ZHANG Fangming，YING Jianding
（Taizhou Power Plant，Taizhou Zhejiang 318016，China）

Aiming at steam leakage happened many times between valve deck and valve casing in high pressure valve in one 600 MW supercritical turbine and in combination with disassembling inspection condition, this paper performs an in-depth analysis on steam leakage causes and works out treatment scheme.Through adoption of maintenance improvement measures such as replace and modify spiral wound gasket，burnish sealing face and fasten the valve deck，the long-term sealing of joint surface is guaranteed and the steam leakage is thoroughly eliminated.

high-pressure control valve；sealing surface；steam leakage；process improvement

TK267

：B

：1007-1881（2014）08-0032-03

2014-04-10

龍偉華（1963-），男，浙江臺(tái)州人，工程師，從事電力設(shè)備檢修管理工作。