50MW汽輪機(jī)一次自動主汽門關(guān)閉不到零位問題的原因分析與處理

唐俊鋒，楊繼銳，李 景

（邯鋼集團(tuán)邯寶鋼鐵有限公司能源中心，河北邯鄲 056015）

1 前言

邯鋼西區(qū)熱電廠1#、2#、3#機(jī)組汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠制造生產(chǎn)的50MW機(jī)組，該機(jī)組型號為CC50/N60—8.83/2.17/0.98，型式為高溫高壓單缸沖動抽汽凝汽式，額定功率為50MW，最大純凝功率能夠達(dá)到60MW。每臺機(jī)組設(shè)置一個自動主汽門和4個高壓調(diào)速汽門。自投入運(yùn)行以來，3#汽輪機(jī)曾經(jīng)出現(xiàn)過兩次機(jī)組打閘停機(jī)后，自動主汽門關(guān)閉不到零位的情況，給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行留下了隱患。

2 自動主汽門的原理

自動主汽門是汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的主要裝置，它的主要作用是，在汽輪機(jī)保護(hù)裝置動作后，迅速切斷汽源并使汽輪機(jī)停止運(yùn)行。為了保證安全，要求自動主汽門動作迅速，并關(guān)閉嚴(yán)密。自汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)動作到主汽門完全關(guān)閉的時間，通常要求不大于0.5～0.8 s。汽輪機(jī)所有的停機(jī)保護(hù)都是通過自動主汽門和調(diào)速汽門的關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)的，如果調(diào)速汽門沒有關(guān)閉或者關(guān)閉不嚴(yán)，最終就只有依靠自動主汽門快速切斷汽輪機(jī)的蒸汽進(jìn)汽，以防止汽輪機(jī)超速，保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。

該型號汽輪機(jī)自動主汽門型式為帶預(yù)啟閥的單座閥，見圖1，由自動關(guān)閉器和主汽閥閥體兩部分組成。自動主汽門只有全開和全關(guān)兩個工作狀態(tài)，主汽門的打開靠自動關(guān)閉器中油動機(jī)的推力，主汽門的關(guān)閉靠自動關(guān)閉器中的彈簧力。

圖1單閥座帶預(yù)啟閥式的自動主汽門

自動主汽門主汽閥閥體的本體部分結(jié)構(gòu)見圖1。它是由主閥碟3和預(yù)啟閥5組成。閥桿6通過球面墊圈8以螺帽9將其固定在預(yù)啟閥上，預(yù)啟閥螺帽上有兩個對稱的鍵以防止轉(zhuǎn)動。主閥碟球形頭是以絲扣和閥碟套筒4相連接，在球形頭的圓周上對稱開有4個孔口，當(dāng)預(yù)啟閥開啟時，蒸汽由此孔進(jìn)入門后，給主閥碟一向上的力，同時降低了門前后壓差，從而減小了閥門的提升力。主閥碟套筒頂端開有幾個孔口，其目的是當(dāng)預(yù)啟閥關(guān)閉時，保持有一個蒸汽向下的作用力。

3 汽輪機(jī)打閘后自動主汽門關(guān)不到零位的原因分析與處理

2010年10月份3#汽輪機(jī)在打閘停機(jī)后，自動主汽門沒有關(guān)閉到零位，后來通過幾次反復(fù)的掛閘和打閘，自動主汽門關(guān)閉不到零位的問題得以解決，就沒有再進(jìn)一步的進(jìn)行解體檢查。

在2012年12月份3#汽輪機(jī)一次停機(jī)準(zhǔn)備檢修的時候，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)打閘后自動主汽門又沒有關(guān)閉到零位，只關(guān)閉到刻度的60%。這一次，自動主汽門再次出現(xiàn)關(guān)閉不到零位的情況，肯定不是偶然現(xiàn)象，必須徹底解決該問題。

一般來說，汽輪機(jī)打閘后自動主汽門關(guān)閉不到零位的原因主要有液壓部分和機(jī)械部分兩方面的原因。

3.1 液壓部分原因

自動關(guān)閉器液壓部分因?yàn)橛唾|(zhì)不良引起卡澀、快速卸荷閥故障等均可引起主汽門關(guān)閉不到位，但打閘過程中油動機(jī)壓力回油管可聽見油流聲，說明下腔室高壓油均能迅速泄去，可以將液壓部分由于油質(zhì)不良造成卡澀的原因排除。

3.2 機(jī)械部分原因

動靜間隙不當(dāng)：當(dāng)間隙較小，熱態(tài)下由于膨脹、氧化層可能會使間隙消失，造成卡澀使自動主汽門關(guān)閉不到零位，主要有下列間隙：閥桿與其套筒的間隙，預(yù)啟閥與其套筒的間隙。油動機(jī)活塞桿及操縱座等機(jī)械連接件卡澀也可引起主汽門關(guān)閉不到零位。

汽室部件表面結(jié)垢：運(yùn)行中由于汽水品質(zhì)不合格而使部件表面結(jié)垢，堵塞自動主汽門動靜部分之間的間隙造成卡澀，使自動主汽門不能關(guān)閉到零位。

彈簧產(chǎn)生變化后預(yù)緊力不足：由于自動主汽門長期在高溫下工作，自動關(guān)閉器的彈簧有可能產(chǎn)生銹蝕老化、裂紋等缺陷，使預(yù)緊力減小，當(dāng)自動關(guān)閉器的高壓油泄掉后自動主汽門不能關(guān)閉到零位。

可是對3#汽輪機(jī)自動主汽門閥體進(jìn)行解體檢查后，發(fā)現(xiàn)閥桿與其套筒之間，預(yù)啟閥與其套筒之間沒有任何卡澀，閥桿和主閥碟能夠上下自由活動，預(yù)啟閥也能夠上下自由活動，沒有任何卡澀現(xiàn)象。自動關(guān)閉器油動機(jī)活塞桿及操縱座等機(jī)械連接件進(jìn)行了檢查打磨，也沒有發(fā)現(xiàn)任何卡澀現(xiàn)象。于是對各個部件進(jìn)行了清理打磨后進(jìn)行回裝，回裝后自動主汽門仍然只能夠關(guān)閉到刻度的60%。

3.3 其它方面原因

自動主汽門關(guān)閉不到零位的問題沒有得到解決，這一次解體沒有找到問題的真正原因。經(jīng)過大量查找資料，認(rèn)真研究自動主汽門主汽閥閥體圖紙，發(fā)現(xiàn)閥座2和主汽門外殼1是兩個部分，閥座2和主汽門外殼1在裝配后，徑向?qū)χ眠M(jìn)行4處斂縫，每處長40 mm。如果斂縫遭到破壞，閥座2由于熱脹冷縮的原因就會有可能松動上浮升高。

自動主汽門由于蒸汽參數(shù)突然變化，及蒸汽經(jīng)過主汽門的擴(kuò)散作用力，促使閥座2發(fā)生松動。在汽輪機(jī)啟動時，閥座2較主汽門外殼1受熱快，其膨脹受到主汽門外殼1的限制，被擠壓產(chǎn)生彈性變形，在高溫作用下，彈性變形逐漸變?yōu)樗苄宰冃?，結(jié)果導(dǎo)致斂縫遭到破壞，閥座2松動。

基于上述分析，再次進(jìn)行解體檢查，檢查閥座，確實(shí)發(fā)現(xiàn)閥座2比原來的位置升高。經(jīng)過測量閥座2上浮升起了60 mm。于是確認(rèn)自動主汽門只能關(guān)閉到60%的原因，是因?yàn)樽詣又髌T閥座松動上浮升起造成的。

3.4 處理方法

如果要想將閥座2恢復(fù)原來位置，就得需要制作專用工具和液壓裝置，并且需要將自動主汽門外部保溫全部拆除，用火把對主汽門外殼1進(jìn)行加熱，同時采取措施對閥座2進(jìn)行冷卻。按照這樣的方法工作量大，而且比較困難。

經(jīng)過分析，決定利用熱脹冷縮的原理，將閥座2恢復(fù)到原來位置。于是把自動主汽門回裝，然后開蒸汽暖管對自動主汽門進(jìn)行加熱，通過反復(fù)的掛閘和打閘，自動主汽門終于關(guān)閉到零位，閥座被打了下去恢復(fù)到原來位置。然后再次將自動主汽門進(jìn)行解體，將恢復(fù)到原來位置的閥座2和主汽門外殼1，按照自動主汽門圖紙的要求，徑向?qū)χ眠M(jìn)行了4處每處長40 mm斂縫。

自動主汽門回裝恢復(fù)后，反復(fù)進(jìn)行了掛閘和打閘試驗(yàn)，一切正常。

4 結(jié)論

汽輪機(jī)組打閘后自動主汽門關(guān)閉不到零位的原因主要有液壓部分和機(jī)械部分兩方面的原因，但是主汽門閥座松動上浮的情況發(fā)生的比較少。這一次由于自動主汽門閥座松動上浮造成的自動主汽門不能關(guān)閉到零位的原因分析和處理，希望能夠給今后處理相似的問題起到一定的借鑒作用。

[1]張健，冷壯家，袁家譜.汽輪機(jī)自動主汽門缺陷分析及處理[J].熱電技術(shù).2010,(2):21.