300MW機組高調(diào)閥桿松脫原因分析及處理

廣州恒運集團公司 廣東廣州蘿崗區(qū)開發(fā)區(qū)西基路8號 510730

摘要：本文分析了東汽產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機組高壓調(diào)節(jié)汽門運行中閥桿松脫的主要原因，采取有效的臨時措施及改造經(jīng)驗，為同類故障的處理提供參考。

關鍵詞：高調(diào)閥桿；松脫原因；處理

1.概述

我公司#8、9機組是東方汽輪機有限公司設計制造的最新第八代N300-16.7/537/537-8機組，為亞臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸、兩排汽、凝汽式汽輪機。本機組設有四個高壓調(diào)節(jié)閥、二個高壓主汽閥、二個中壓聯(lián)合汽閥。各主汽及調(diào)節(jié)閥油動機均為單側(cè)進油油動機，閥門開啟由油壓控制，關閉靠操縱座的彈簧力來完成。

2.故障的發(fā)生

#8機組于2007年5月投產(chǎn)，不久后分別于2007年8月和11月發(fā)生了#2和#1高壓調(diào)節(jié)閥十字頭與閥桿松脫缺陷，#9機2008年3月投產(chǎn)不久后也發(fā)生了#3高壓調(diào)節(jié)閥閥桿松脫缺陷。

#8機正常運行，運行人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)相同負荷下，#3、4高調(diào)閥開度越來越大，超出正常運行參數(shù)的波動范圍，于是聯(lián)系檢修人員現(xiàn)場檢查。檢修人員利用機組低負荷期間對各個調(diào)門進行逐個關閉試驗，找出了#2高調(diào)閥關閉開度不正常，當指令為零時，反饋尚有17%（約40mm）的開度，經(jīng)現(xiàn)場關閉其油動機進油門確認，#2高調(diào)閥操縱座開度指示與反饋值相符，由此判斷該閥閥桿脫落。

圖一

3.高調(diào)閥閥桿松脫原因分析

東汽的300MW機組高壓調(diào)節(jié)閥的操縱方式是采用杠桿機構，整個操縱裝置的設計借鑒了日立600MW機組高壓調(diào)節(jié)閥操縱機構的結構方式，閥桿與操縱座中的十字頭采用螺紋形式直接聯(lián)接，采用打橫向圓柱止動銷防松。

高壓調(diào)節(jié)閥閥桿與操縱座連接簡圖見圖一。從此類故障的實際處理來看，產(chǎn)生調(diào)節(jié)閥桿與十字頭聯(lián)接失效問題的多數(shù)原因系閥桿頂部與十字套間的墊環(huán)接觸未滿足設計無間隙接觸的要求，實際安裝存在間隙，造成十字套與閥桿間的圓柱銷在機組停機打閘、調(diào)節(jié)閥快關及變負荷過程中承受沖擊載荷，圓柱銷承受很大的剪切應力而斷裂，螺紋止動失效，閥桿在汽流的擾動下逐漸部分退出十字套，使得閥桿變長。在機組閥門活動試驗或打閘停機時，調(diào)節(jié)閥雖已關閉，而就地與集控室檢查顯示調(diào)節(jié)閥卡在某個閥位，調(diào)門仍存在一定開度的假象。情況嚴重時，閥桿與十字套間的螺紋磨損損壞，造成閥桿脫落。另外，圓柱止動銷太小且材質(zhì)不合理（φ10，碳鋼材質(zhì)），也是造成銷子容易剪斷，螺紋止動失效的又一原因。

4.處理及結構改進

停機后，解體操縱座后發(fā)現(xiàn)閥桿和十字頭螺牙已磨損，整個閥桿脫落，若徹底消除缺陷，需更換閥桿和十字頭。因備件及檢修工期的原因，在沒有解體閥門情況下，我們采取用鏈條葫蘆拉緊十字頭使其緊緊頂住閥桿頭，再將圓柱止動銷孔擴大至φ17，用高強度合金鋼精確配制銷子，組裝后再松開鏈條葫蘆，以使閥桿頭與十字頭之間沒有間隙，減少銷子承受的剪切力。臨時處理后，機組運行了一年多至大修都沒有問題。

大修時我們對十字頭與閥桿連接方式進行了如下改造。

圖二 改進設計聯(lián)接結構

如圖二所示，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(zhuǎn)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(zhuǎn)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后，再裝入止退螺釘，以防螺塞退出。閥桿端面與十字頭之間仍需通過調(diào)整墊片來進行調(diào)整，閥桿端面貼合要求可適當降低，允許該處存在微小間隙。以防止閥桿與十字頭之間相互轉(zhuǎn)動，在閥桿上加工兩個凹槽，用一止動板限制其轉(zhuǎn)動，止動板采用焊接的方式固定在十字頭上。

改進結構主要有以下優(yōu)點：

①將閥桿與十字頭的直接聯(lián)接變?yōu)殚g接聯(lián)接，提升螺母頂部留有一定間隙，可有效的避免因高壓調(diào)節(jié)閥裝配未達到設計要求時，機組打閘過程中閥桿螺紋受沖擊力，從而可根本杜絕閥桿螺紋咬死現(xiàn)象；

②該結構保留了原閥桿、原十字頭等主要零件，增加零件少，結構簡單，僅需對原十字頭補充加工，所以投入改造資金較少；

③現(xiàn)場復裝的裝配要求較原設計低，操作性強。

1.改進后運行效果

高調(diào)閥閥桿與十字頭聯(lián)接方式改造后，機組投運正常，后因機組投入一次調(diào)頻，#3高調(diào)門動作頻繁，汽流擾動使閥桿振動加劇，閥桿又松脫。停機檢查發(fā)現(xiàn)止動板與十字頭的焊縫只采用分段焊，焊縫質(zhì)量不過關，止動板從焊縫處斷裂，導致閥桿松動退出。經(jīng)重新安裝，止動板與十字頭焊接采用如下工藝：

1）止動板厚度為25mm，材料為35CrMoA，現(xiàn)場采用鎳基焊絲冷焊法施焊，焊絲牌號ERNiCr-3（或Wel TIG82），也可選用ER309不銹鋼焊絲，氬弧焊焊接，焊絲直徑φ1.6或φ2.0，焊前打磨待焊處及周邊見金屬光澤。

2）施焊處低溫預熱100-150℃，注意焊肉飽滿，以及息弧后對焊接部位的氬氣保護，采用對稱施焊，焊縫尺寸k>=6mm，全周滿焊，無咬邊，最終采用砂輪機打磨消除引弧和收弧缺陷。

3）焊后不進行單獨熱處理，用保溫棉覆蓋包扎焊縫使其緩冷，至室溫24小時后，PT檢查滿足JB4730Ⅱ-005要求。

按焊接工藝要求處理后投入運行，效果良好，確保了高調(diào)閥的安全運行。

6.結束語

高調(diào)閥閥桿因運行中汽流擾動，極容易出現(xiàn)閥桿松脫，閥桿與十字頭聯(lián)接方式改進后，止動板的焊接容易被忽視，是導致再次出現(xiàn)問題的主要原因，應吸取教訓，引起足夠的重視，確保焊接質(zhì)量，才能確保閥桿的可靠連接。本文是實際的案例分析處理，提供了寶貴的經(jīng)驗教訓，具有較好的參考價值。