汽輪機主汽閥、調(diào)節(jié)閥常見故障分析和研究

尹文星

[摘? ? 要 ]隨著我國經(jīng)濟(jì)與科技的不斷發(fā)展，人們的生活水平得到了提升，但同時對于電力資源的需求量也更大。汽輪機是火力發(fā)電過程中極為重要的設(shè)備，其中主汽閥以及調(diào)節(jié)閥是保障汽輪機正常運行的關(guān)鍵部件，尤其在汽輪機運行過程中使用的頻率較高，因此也是最常出現(xiàn)故障的部位。本文將從汽輪機主汽閥以及調(diào)節(jié)閥常見的故障表現(xiàn)以及故障診斷處理方法進(jìn)行相關(guān)分析，以供參考。

[關(guān)鍵詞]汽輪機;主汽閥;調(diào)節(jié)閥;常見故障;分析研究

[中圖分類號]TM621;TG142.1 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）04–00–03

[Abstract]With the continuous development of China's economy and science and technology， people's living standards have been improved， but at the same time， the demand for power resources is also greater.Steam turbine is a very important equipment in the process of thermal power generation.The main steam valve and control valve are the key parts to ensure the normal operation of the steam turbine， especially in the operation of the steam turbine， which is frequently used， so it is also the most frequent fault location.In this paper， the main steam valve and control valve from the turbine common fault performance and fault diagnosis and treatment methods for reference.

[Keywords]steam turbine; main steam valve; control valve; common fault; analysis and research

在火力發(fā)電的過程中，汽輪機的啟動、停機以及功率變化的控制與調(diào)節(jié)都是通過對不同汽門的開關(guān)大小進(jìn)而控制進(jìn)入汽輪機的蒸汽流量而實現(xiàn)的。因此，對于汽輪機的運行過程來說，汽閥能否正常工作直接決定了整個汽輪機組的安全運行。隨著人們對電力資源需求的不斷增加，發(fā)電廠中汽輪發(fā)電機組的單機容量也在不斷上升，這樣一來，技術(shù)人員對于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的快速性以及穩(wěn)定運行就提出了更高的控制要求。目前很多發(fā)電廠使用的都是現(xiàn)代大功率汽輪機，其中采取了帶減壓閥的結(jié)構(gòu)，這樣就能夠減少閥門所需的提升力，但是在實際運行的過程中卻產(chǎn)生了一些穩(wěn)定性問題。要想保障汽輪機的安全穩(wěn)定運行，技術(shù)人員應(yīng)該主動了解汽輪機閥門經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題，并對其產(chǎn)生的現(xiàn)象以及原因進(jìn)行分析，最后對故障件排除與處理，這樣才能夠及時發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行解決，提高汽輪機的運行穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)事故擴大的情況。

1 調(diào)節(jié)閥卡澀問題

1.1 故障現(xiàn)象

經(jīng)過觀察能夠發(fā)現(xiàn)，高壓調(diào)節(jié)閥在機組進(jìn)行閥門活動時會出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥卡在某個閥位的問題，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)這樣的故障，技術(shù)人員會在調(diào)節(jié)閥油動機行程恢復(fù)之后觀察到壓力以及機組負(fù)荷的變化。

1.2 診斷以及解決方法

在對調(diào)節(jié)閥卡澀問題進(jìn)行分析時，技術(shù)人員首先應(yīng)該了解高壓調(diào)節(jié)閥閥桿與操縱座的連接情況，具體連接圖如圖1所示。從具體的結(jié)構(gòu)展示圖中能夠分析出，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥桿卡澀的原因可能為：（1）閥桿頂部與十字套間的墊環(huán)接觸沒有滿足設(shè)計的要求，即無法達(dá)到無間隙接觸標(biāo)準(zhǔn)，安裝間隙出現(xiàn)了不同大小的情況。（2）有的汽輪機中機組墊環(huán)出現(xiàn)了漏裝的現(xiàn)象，這樣就會導(dǎo)致十字套與閥桿間的圓柱銷在機組打閘停機，而調(diào)節(jié)閥快關(guān)在負(fù)荷過程中，圓柱銷由于承受了極大的剪切應(yīng)力，就會出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，導(dǎo)致螺紋止動失效，而閥桿在汽流的干擾下會部分退出十字套，導(dǎo)致閥桿變長，影響正常運行。以上原因以及現(xiàn)象都屬于閥桿聯(lián)接失效，最終的結(jié)果就是油動機形成無法與閥位形成一一對應(yīng)的關(guān)系。如果沒有及時發(fā)現(xiàn)故障進(jìn)行處理，嚴(yán)重時就會導(dǎo)致螺紋出現(xiàn)損壞，進(jìn)而導(dǎo)致閥桿出現(xiàn)脫落的情況。對此，技術(shù)人員應(yīng)該仔細(xì)觀察閥桿的損壞程度，并根據(jù)實測的尺寸對墊環(huán)進(jìn)行重修修配，如果情況比較嚴(yán)重則只能及時更換閥桿。其次，汽輪機中高壓調(diào)節(jié)閥卡澀還有另一種表現(xiàn)，當(dāng)機組進(jìn)行打閘操作時，技術(shù)人員能夠觀察到調(diào)節(jié)閥的開度出現(xiàn)變化，機組掛閘開啟高壓主汽閥但是還并沒有開啟調(diào)節(jié)閥時，汽輪機的轉(zhuǎn)速就會快速上升，經(jīng)過調(diào)門開度恢復(fù)之后，則閥后壓力以及機組負(fù)荷都沒有產(chǎn)生變化。如果是以上故障表現(xiàn)情況，則說明汽輪機的調(diào)節(jié)閥桿與十字套之間的連接狀況是沒有損害的，此時技術(shù)人員就應(yīng)該對操縱座解體進(jìn)行仔細(xì)的檢查，之后就會發(fā)現(xiàn)十字套上的上導(dǎo)流套、下襯套中存在明顯的卡澀拉傷現(xiàn)象。對此，技術(shù)人員應(yīng)該及時將該間隙修磨至設(shè)計上限值，嚴(yán)重的時候則應(yīng)該及時進(jìn)行導(dǎo)流套以及襯套的更換，這樣就能夠有效排出故障。

2 調(diào)節(jié)閥內(nèi)部異音問題

2.1 故障現(xiàn)象

如果汽輪機的配汽方式是單閥控制的方式，也就是說當(dāng)1～4號調(diào)門為同一較小開度時，其中的極個別調(diào)門會出現(xiàn)輕微的金屬撞擊聲。除此之外，如果技術(shù)人員將單閥切換為順序閥運行方式，并將1～3號調(diào)節(jié)閥調(diào)整至最大開度，就會聽到金屬撞擊聲的明顯增大。

2.2 故障診斷與處理

對于調(diào)節(jié)閥中出現(xiàn)的連續(xù)性的金屬撞擊聲，技術(shù)人員能夠使用聽針進(jìn)行仔細(xì)的探聽，對調(diào)節(jié)閥桿與十字套連接處的撞擊進(jìn)行明確。如果其撞擊聲非常明確，則說明期間存在間隙或者出現(xiàn)了閥桿防轉(zhuǎn)銷斷裂的情況，對此，技術(shù)人員應(yīng)該及時進(jìn)行閥桿的更換。

對于調(diào)節(jié)閥中出現(xiàn)的間歇性的金屬撞擊聲，技術(shù)人員應(yīng)該首先對其故障原因進(jìn)行分析，一般來說，當(dāng)汽輪機機組運行一段時間之后，由于調(diào)節(jié)閥碟與閥套表面會出現(xiàn)一些結(jié)垢，這樣就會導(dǎo)致期間的間隙難以達(dá)到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)值。這樣一來，當(dāng)閥門行程達(dá)到一定開度之后，就會出現(xiàn)前后壓差的變化，在蒸汽氣流的影響下，調(diào)節(jié)閥殼內(nèi)部的調(diào)節(jié)閥碟與預(yù)啟閥之間就會出現(xiàn)在間歇性的撞擊情況。對此，技術(shù)人員應(yīng)該及時打開調(diào)節(jié)閥碟與閥套的間隙進(jìn)行檢查，同時注意觀察其裝配情況，最后根據(jù)不通過的檢查結(jié)果采取不同的處理措施。

3 主汽閥閥蓋漏氣問題

3.1 故障原因分析

根據(jù)汽輪機機組主汽閥閥蓋密封面的結(jié)構(gòu)與安裝要求能夠知道，一般情況下，主汽閥出現(xiàn)閥蓋漏氣的原因都是現(xiàn)場安裝技術(shù)的不足，很多技術(shù)人員在進(jìn)行閥蓋法蘭螺栓安裝的過程中并沒有注意冷緊要求，反而開展了熱緊操作。這樣一來，在汽輪機運行的過程中就會隨著法蘭金屬纏繞墊片的逐漸蠕變，而導(dǎo)致閥蓋實際緊力不足與松弛的情況，進(jìn)而出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。

3.2 故障診斷處理

要想有效解決主汽閥閥蓋漏氣問題，技術(shù)人員首先應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計的要求進(jìn)行安裝操作，尤其是在閥蓋螺栓冷緊之前應(yīng)該再次確認(rèn)設(shè)計安裝圖紙的具體要求。其次，通過分析能夠知道，金屬纏繞墊片的屈服變形不會一下子完成，因此技術(shù)人員在進(jìn)行法蘭螺栓冷緊時應(yīng)該分多次進(jìn)行，保障其氣密性。最后，技術(shù)人員還應(yīng)該提前了解不同機型的熱緊說明書，并明確不同機型的熱緊值與安裝順序。除此之外，技術(shù)人員還應(yīng)該按照設(shè)計安裝要求的規(guī)范進(jìn)行冷緊力矩，并嚴(yán)格按照說明書規(guī)定的順序?qū)Ω邷仉p頭螺栓進(jìn)行擰緊，在操作的過程中應(yīng)該防止閥蓋出現(xiàn)傾斜的情況。之后再在此狀態(tài)下進(jìn)行測量并記錄其間隙導(dǎo)值，使其符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

4 主汽閥閥桿漏氣問題

4.1 故障原因分析

不同規(guī)格的汽輪機中高壓主汽閥的結(jié)構(gòu)是類似的，都是依靠閥桿與閥桿外套筒內(nèi)密封環(huán)之間的錐形密封面達(dá)到密封的效果。其中能夠?qū)е抵髌y閥桿出現(xiàn)漏氣問題的原因有以下幾個：第一是閥桿與密封環(huán)之間的密封緊力不足，這樣就會導(dǎo)致有過多的蒸汽會漏入閥桿與襯套之間，因此，實際的密封性就不能夠滿足設(shè)計的需求，閥桿漏汽密封裝置就無法完全接納泄漏的蒸汽，最終出現(xiàn)了蒸汽外泄的現(xiàn)象。第二，如果閥桿與密封環(huán)之間的錐形密封面遭到了損壞，也會引起主汽閥閥桿出現(xiàn)漏氣問題。第三，汽輪機的汽封加熱器受到外界因素的影響出現(xiàn)了工作異常的情況，或者汽輪機的汽氣混合物管道布置不規(guī)范，也都會引起故障的出現(xiàn)。第四，汽輪機的密封裝置回汽管路不暢通以及管路錯誤的情況也會導(dǎo)致漏氣故障的出現(xiàn)。

4.2 故障診斷處理

對于主汽閥閥桿漏氣問題，技術(shù)人員能夠從以下幾個方面進(jìn)行改善與避免：首先，技術(shù)人員可以將高壓主汽閥的閥位限制取消，之后再觀察閥桿是否漏汽，如果還是存在漏汽的情況，就應(yīng)該及時將閥位開啟指令增至103%～105%，這樣就能夠增大錐形密封面的密封力。按照以上建議處理之后如果還存在漏氣的現(xiàn)象，則可能是油動機的工作行程小于閥桿全開的行程導(dǎo)致的，對此，技術(shù)人員應(yīng)該將閥桿與聯(lián)軸器處的調(diào)整墊塊進(jìn)行加厚，進(jìn)而減小油動機的空行程，這樣就能夠保障密封面的密封性。其次，技術(shù)人員還可以在主汽閥解體的時候?qū)﹂y桿錐形密封面的表面光潔度及受損情況進(jìn)行仔細(xì)的檢查，由于密封環(huán)密封面以及閥桿表面進(jìn)行了氮化處理，因此很少在這里出現(xiàn)故障。最后，技術(shù)人員還應(yīng)該對漏汽回路管路系統(tǒng)進(jìn)行檢查，看其管道設(shè)置是否合理，是否能夠滿足實際需求。

5 閥桿斷裂、閥碟振動、閥座松動

5.1 閥桿斷裂

在汽輪機運行的過程中，閥桿斷裂一項常見的故障，但是對機組運行的影響卻是巨大的，不僅會影響其安全運行，同時還會增加維修的成本。閥桿的斷裂現(xiàn)象會導(dǎo)致閥后壓力的急劇變化，此時如果機組是在功率閉環(huán)控制下進(jìn)行運行，則會出現(xiàn)油動機位移升高的情況。

5.2 閥碟振動、閥座松動

對于閥碟振動故障來說，其主要產(chǎn)生的原因就是由于閥碟和閥座的型線以及其與閥殼流道的型線之間的匹配不足導(dǎo)致的。隨著閥門開啟度的增大，閥前后的壓差就會越來越小，此時閥門開啟所需要的提升力也會越來越小。在這樣的運行情況下，如果閥門工作在零提升力區(qū)段附近，就會導(dǎo)致閥碟受到氣流脈動力沖擊，進(jìn)而出現(xiàn)以上所說的振動現(xiàn)象。不止如此，閥頭的緊固螺絲如果出現(xiàn)了松動，也會導(dǎo)致振動以及符合波動的現(xiàn)象。最后，由于汽輪機閥座與閥殼之間使用的是密封焊接固定的方式，如果長時間在高溫環(huán)境中運行，焊縫就會經(jīng)受熱應(yīng)力的影響，進(jìn)而出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象，因此在閥座松動時也會受到汽流沖擊進(jìn)而產(chǎn)生振動現(xiàn)象。

6 結(jié)語

綜上所述，汽輪機主汽閥以及調(diào)節(jié)汽閥的正常運行對于汽輪機運行具有重要的意義。因此，技術(shù)人員應(yīng)該主動了解其常見故障，進(jìn)而做好故障處理以及排除的措施，這樣才能夠降低故障發(fā)生的概率，進(jìn)而促進(jìn)電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳洪煉.汽輪機閥門卡澀常見故障分析與預(yù)防[J].技術(shù)與市場，2016，23（8）：22-24，26.

[2] 陳力.某9E燃機電廠汽輪機主汽調(diào)節(jié)閥沖轉(zhuǎn)過程中閥桿抖動處理[J].區(qū)域治理，2019，（2）：171.

[3] 蘇耀國，李云，王炳淇，等.電站汽輪機閥門關(guān)閉超時問題分析與解決方案研究[J].汽輪機技術(shù)，2018，60（2）：142-146.

[4] 許輝，郭延軍，酈曉慧，等.火電廠四大管道主閥門缺陷形成及損傷行為分析[J].鑄造技術(shù)，2020，41（3）：286-290.

[5] 陳洪煉.汽輪機閥門卡澀常見故障分析與預(yù)防[J].技術(shù)與市場，2016，23（8）：22-24，26.

[6] 胡洲，吳文健，樊印龍，等.主汽閥故障造成汽輪機單側(cè)進(jìn)汽的判斷與分析[J].浙江電力，2015，34（9）：50-52.

[7] 劉華戡，馬現(xiàn)云.高壓主汽調(diào)節(jié)閥常見故障分析與處理[J].發(fā)電設(shè)備，2008（6）：488-490.

[8] 鮑文，于達(dá)仁，胡清華，等.汽輪機主汽閥、調(diào)節(jié)閥常見故障分析及診斷[J].汽輪機技術(shù)，2000（6）：360-364.

[9] 尹志勇.汽車涂裝生產(chǎn)線的柔性化關(guān)鍵技術(shù)研究[D].江蘇：江蘇大學(xué)，2018.