600MW機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥十字頭技術(shù)改造

馬志龍

摘 要：目前，國(guó)產(chǎn)600 MW機(jī)組是國(guó)內(nèi)火力發(fā)電行業(yè)的主力，但在近幾年機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，部分600 MW機(jī)組遭遇一個(gè)共同的問(wèn)題，即高壓調(diào)節(jié)汽門（高調(diào)閥）閥桿松脫，導(dǎo)致高調(diào)閥開度不足，嚴(yán)重時(shí)閥桿脫落，汽門瞬間關(guān)閉，既影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，文章主要介紹了大唐國(guó)際大壩發(fā)電有限責(zé)任公司6號(hào)機(jī)組1號(hào)高調(diào)閥故障形成的原因分析和高調(diào)閥十字頭優(yōu)化方案，并進(jìn)行對(duì)比。

關(guān)鍵詞：600 MW機(jī)組；高調(diào)閥；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM307 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）33-0018-02

1 立項(xiàng)背景

寧夏大唐國(guó)際大壩發(fā)電廠6號(hào)機(jī)是東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600 MW機(jī)組，型號(hào)：NZK600-16.7/538/538-1，亞臨界、一次中間再熱、兩缸兩排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)速：3 000 r/min額定功率：600 MW最大連續(xù)運(yùn)行功率：637.46 MW。

2013年2月6日22點(diǎn)48分，6號(hào)機(jī)組負(fù)荷由500 MW突然降至425 MW，主蒸汽壓力由16.4 MPa上漲至17.1MPa。運(yùn)行人員解除TF，手動(dòng)加負(fù)荷至500 MW，綜合閥位由85%上漲至93%。1號(hào)高調(diào)門開度由60%上漲至95%，2號(hào)高調(diào)門開度由39%上漲至81%，3號(hào)高調(diào)門開度由46%上漲至83%，4號(hào)高調(diào)門開度由9%上漲至36%，汽機(jī)調(diào)節(jié)閥后蒸汽壓力右1由14.3 MPa下降至10.15 MPa。經(jīng)就地檢查確認(rèn)高調(diào)門機(jī)械指示與DCS一致，綜合閥位開度與負(fù)荷不匹配。后對(duì)1、2、3、4號(hào)高調(diào)門進(jìn)行了活動(dòng)試驗(yàn)，其中1號(hào)高調(diào)門關(guān)閉至65%開度時(shí)關(guān)不下去，初步判斷1號(hào)高調(diào)門存在故障。

我廠高壓調(diào)節(jié)氣閥控制方式為順序閥，無(wú)單閥控制功能，高調(diào)閥開啟順序?yàn)镚V1～GV3～GV2～GV4，目前機(jī)組負(fù)荷在300 ～540 MW之間時(shí)主汽壓力在13.～16.5 MPa滑壓運(yùn)行。如圖1所示。

2 原因分析

從現(xiàn)場(chǎng)的情況看，可能的原因是閥桿頂部與十字頭間的墊環(huán)接觸在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)未能滿足設(shè)計(jì)要求，存在大小不等的間隙，或是漏裝墊環(huán)，造成十字頭與閥桿間的圓柱銷在機(jī)組停機(jī)打閘、調(diào)節(jié)閥快關(guān)及變負(fù)荷過(guò)程中承受沖擊載荷，使得圓柱銷因承受巨大的剪切應(yīng)力而斷裂，螺紋止動(dòng)失去作用，閥桿的一部分在汽流的影響下退出十字頭，使得閥桿變長(zhǎng)。這就會(huì)造成在閥門傳動(dòng)試驗(yàn)或打閘停機(jī)時(shí)，調(diào)節(jié)閥實(shí)際已關(guān)閉，但高調(diào)閥就地開度與控制系統(tǒng)顯示開度均反映出閥門卡在某個(gè)閥位，即高調(diào)門仍存在一定開度的假象，我們把上述現(xiàn)象歸結(jié)為閥桿聯(lián)接失效，油動(dòng)機(jī)行程與閥位不能形成相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，此類情況嚴(yán)重時(shí)，閥桿與十字頭間的螺紋損壞，閥桿會(huì)產(chǎn)生脫落。

結(jié)合本次6號(hào)機(jī)組大修，對(duì)6號(hào)機(jī)1、2、3、4號(hào)高調(diào)門進(jìn)行解體檢查。解體后發(fā)現(xiàn)1號(hào)高調(diào)門十字頭與閥桿間的圓柱銷已經(jīng)斷裂，1號(hào)高調(diào)門的故障原因與早期分析一致。為了避免此類情況再次發(fā)生影響機(jī)組安全運(yùn)行，需對(duì)1、2、3、4號(hào)高調(diào)門進(jìn)行技術(shù)改造。

3 技術(shù)改造方案

3.1 汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥十字頭改造項(xiàng)目的總體技術(shù)方案

加工閥桿及中間錐形襯套將高壓調(diào)節(jié)閥閥桿與十字頭螺紋連接方式改造為中間錐套聯(lián)接結(jié)構(gòu)、并更換高壓調(diào)節(jié)閥主汽閥碟及預(yù)啟閥蝶。改造后，高調(diào)閥及操縱座的邏輯控制及操作指令不變；高調(diào)閥及預(yù)啟閥行程不變；改造后，必須保證高調(diào)閥及預(yù)啟閥的嚴(yán)密性能及調(diào)節(jié)性能。

3.2 改造部分的安裝要求

將高調(diào)閥桿上端加工成有一定角度的錐體，與錐形襯套配合為一體，用圓螺母鎖緊后再加裝一帶槽鎖緊圓螺母將圓螺母鎖死，防止其松脫。再將錐形襯套連同閥桿裝入十字頭并用6-M18外六角圓柱螺栓聯(lián)接成一體，在安裝過(guò)程中必須注意：錐形襯套與閥桿錐形部位有75%以上的接觸面積及足夠的預(yù)緊力。改造前、后高調(diào)門十字頭與閥桿聯(lián)接示意圖，如圖2所示。

4 改造前后對(duì)比

改造前高調(diào)閥桿與十字頭之間為螺紋聯(lián)接，并以圓柱銷固定，如圖3、圖4所示。這種結(jié)構(gòu)由于閥門關(guān)閉瞬間強(qiáng)大的反作用力作用到圓柱銷上，使圓柱銷反復(fù)地承受沖擊載荷，圓柱銷的強(qiáng)度在這種反復(fù)的沖擊中漸漸有所下降，最終造成在運(yùn)行過(guò)程中高調(diào)門圓柱銷斷裂的情況，使得高調(diào)門喪失部分調(diào)節(jié)能力，嚴(yán)重時(shí)可造成高調(diào)門閥桿螺紋損壞、卡死，使得高調(diào)門無(wú)法正常解體大修，甚至可造成高調(diào)門閥桿脫落，嚴(yán)重影響機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是一個(gè)極大的隱患。

改造后的高調(diào)門閥桿與十字頭采用錐套聯(lián)接。如圖5、圖6所示。在閥門關(guān)閉的瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)大反作用力作用在閥桿頂端的錐面與錐形套結(jié)合面上，通過(guò)兩個(gè)錐面的結(jié)合將反作用力卸掉，錐形套通過(guò)6條M18外六角圓柱螺栓與十字頭相聯(lián)接，圓螺母固定錐形套位置，帶鎖緊槽圓螺母將圓螺母鎖死，防止圓螺母松脫。這種結(jié)構(gòu)從根本上解決了原設(shè)計(jì)圓柱銷可能斷裂的缺陷，徹底排除了后顧之憂，為機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了良好的保障。

5 結(jié) 語(yǔ)

高壓調(diào)節(jié)閥十字頭改進(jìn)后，從根本上解決了原設(shè)計(jì)中圓柱銷斷裂的潛在隱患，徹底排除了機(jī)組在運(yùn)行中因圓柱銷斷裂造成高調(diào)門喪失調(diào)節(jié)能力的顧慮，并確保高調(diào)閥可以正常解體檢修。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張家余.600 MW機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥閥桿連接方式改造[J].科技風(fēng)，2011，

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