某電廠中壓主汽門(mén)打不開(kāi)原因分析及處理

陳德新

（廈門(mén)華夏國(guó)際電力發(fā)展有限公司，福建廈門(mén) 361026）

0 引言

某電廠共有四臺(tái)上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的型號(hào)為N300-16.7/538/538的汽輪機(jī)，每臺(tái)機(jī)有高壓主汽門(mén)、中壓主汽門(mén)、中壓調(diào)門(mén)各兩個(gè)，高壓調(diào)門(mén)六個(gè)。為避免汽門(mén)長(zhǎng)期在開(kāi)啟狀態(tài)下發(fā)生卡澀，導(dǎo)致事故情況下無(wú)法關(guān)閉，危及機(jī)組安全，汽輪機(jī)各汽門(mén)每月做一次全行程活動(dòng)試驗(yàn)。該電廠汽輪機(jī)中壓主汽門(mén)無(wú)法打開(kāi)主要發(fā)生于#2機(jī)右側(cè)和#3機(jī)右側(cè)，#2機(jī)發(fā)生在閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，#3機(jī)發(fā)生在機(jī)組啟動(dòng)掛閘和閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)。每次打不開(kāi)的原因不盡相同，現(xiàn)就中壓主汽門(mén)打不開(kāi)原因進(jìn)行剖析，并提出相應(yīng)處理措施。

1 中壓主汽門(mén)結(jié)構(gòu)

中壓主汽門(mén)結(jié)構(gòu)如圖1所示。中壓主汽門(mén)是翻板式汽閥，與翻板式逆止門(mén)結(jié)構(gòu)相似，閥瓣是圓形翻板，由搖臂懸掛于轉(zhuǎn)動(dòng)的門(mén)軸上，搖臂與門(mén)軸通過(guò)一個(gè)花鍵相連，門(mén)軸是可移動(dòng)的。門(mén)軸傳動(dòng)端從閥座中伸出，再用搖臂經(jīng)連桿與油動(dòng)機(jī)活塞桿相連。中壓主汽門(mén)的油動(dòng)機(jī)安裝在彈簧箱上，靠油動(dòng)機(jī)的推力開(kāi)門(mén)，靠彈簧力和閥瓣自重關(guān)門(mén)。開(kāi)門(mén)時(shí)，油動(dòng)機(jī)充油，克服阻力向上移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)軸，經(jīng)搖臂帶動(dòng)閥瓣轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使閥門(mén)處于全開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)閥瓣與流動(dòng)方向平行；反之，油動(dòng)機(jī)泄油后，活塞向下移動(dòng)，閥瓣轉(zhuǎn)動(dòng)90°，閥瓣與流動(dòng)方向垂直，閥門(mén)處于全關(guān)狀態(tài)。

中壓主汽門(mén)非傳動(dòng)端門(mén)軸漏汽經(jīng)蒸汽泄放閥與凝汽器相連，蒸汽泄放閥動(dòng)力油與中壓主汽門(mén)油動(dòng)機(jī)動(dòng)力油經(jīng)一隔絕門(mén)相連。動(dòng)力油作用下，中壓主汽門(mén)開(kāi)啟，蒸汽泄放閥關(guān)閉，門(mén)軸非傳動(dòng)端漏汽在此端腔室內(nèi)不斷積聚，直到全壓，而傳動(dòng)端軸處支架，在壓力差作用下，門(mén)軸被推向傳動(dòng)端，球面密封環(huán)與軸套的軸向間隙消失，避免外漏。反之，中壓主汽門(mén)關(guān)閉，蒸汽泄放閥開(kāi)啟，門(mén)軸非傳動(dòng)端腔室變成真空，而傳動(dòng)端端面仍為大氣壓力，此壓差作用在軸上，將門(mén)軸向非傳動(dòng)端推，球面密封環(huán)與軸套的軸向間隙恢復(fù)，門(mén)軸可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

中壓主汽門(mén)的底部，在閥瓣前后各開(kāi)有一個(gè)平衡孔，兩個(gè)平衡孔經(jīng)閥體外的平衡門(mén)相連，如圖2所示，開(kāi)啟平衡門(mén)，可以平衡由閥瓣和搖臂組成的搖板前后壓差，消除前后壓差產(chǎn)生的開(kāi)門(mén)阻力。

2 中壓主汽門(mén)打不開(kāi)的主要原因

打開(kāi)門(mén)的條件：開(kāi)門(mén)動(dòng)力＞開(kāi)門(mén)阻力。

開(kāi)門(mén)動(dòng)力：液壓油作用在油動(dòng)機(jī)活塞上的推力，該推力與油動(dòng)機(jī)活塞下腔室壓力成正比。

開(kāi)門(mén)阻力：彈簧的壓力+搖板前后壓差作用在閥瓣及其搖臂上的推力+中壓主汽門(mén)門(mén)軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻力+其他阻力。

彈簧箱內(nèi)的彈簧壓力是基本不變的，即使彈簧老化壓力也只會(huì)變小，不會(huì)變大。搖板前后壓差作用在閥瓣及其搖臂上的推力由搖板前后壓差引起，與壓差成正比。所以，中壓主汽門(mén)打不開(kāi)主要有下列原因：（1）油動(dòng)機(jī)油壓不足；（2）搖板前后壓差大；（3）門(mén)軸密封環(huán)與軸套摩擦；（4）其他開(kāi)門(mén)阻力大。

2.1 油動(dòng)機(jī)油壓不足

油動(dòng)機(jī)的推力與油壓成正比，油壓的高低取決于活塞下腔室供油量和出油量的平衡，供油變少或出油變多，都可能造成油壓偏低，推力變小。中壓主汽門(mén)動(dòng)力油路如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，可能引起油壓不足的原因有：（1）進(jìn)油隔絕閥未全開(kāi)或進(jìn)油節(jié)流孔板堵塞；（2）油動(dòng)機(jī)活塞磨損漏油；（3）杯狀滑閥底部有污物，造成杯狀滑閥未完全關(guān)嚴(yán)；（4）卸載閥的針閥未全關(guān)或有漏油；

（5）試驗(yàn)電磁閥內(nèi)漏。

2.2 搖板前后壓差大

中壓主汽門(mén)閥瓣前是再熱汽，閥瓣后蒸汽由平衡閥引自閥瓣前，壓力取決于閥瓣后空間的供汽量和出汽量的平衡，供汽變少或出汽變多均可能會(huì)造成前后壓差大?？赡芤饟u板前后壓差大的原因有：（1）平衡門(mén)未開(kāi)；（2）平衡門(mén)閥芯脫落；（3）平衡門(mén)開(kāi)度不足；（4）中壓調(diào)門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)；（5）中壓調(diào)門(mén)內(nèi)漏。

2.3 球面密封環(huán)與軸套摩擦

中壓主汽門(mén)門(mén)軸軸向摩擦力來(lái)自球面密封環(huán)與軸套之間。中壓主汽門(mén)關(guān)閉后門(mén)軸向非傳動(dòng)端移動(dòng)，密封環(huán)與軸套間隙恢復(fù)，摩擦力消除。密封環(huán)與軸套間隙恢復(fù)的動(dòng)力，源自大氣與凝汽器的壓力差作用在門(mén)軸軸向端面上的力。密封環(huán)與軸套間隙未恢復(fù)有下列可能原因：（1）蒸汽泄放閥供油隔絕門(mén)未全開(kāi)，泄油慢；（2）蒸汽泄放閥油動(dòng)機(jī)卡澀或彈簧老化；（3）蒸汽泄放閥卡澀；（4）蒸汽泄放閥后管道堵塞；（5）門(mén)軸卡澀。

2.4 其他原因

（1）彈簧箱變形，造成彈簧卡澀。

（2）因異物等原因連桿卡澀。

3 防止打不開(kāi)措施

為降低打不開(kāi)頻次，需規(guī)范平衡門(mén)操作。為便于中壓主汽門(mén)關(guān)閉后打不開(kāi)時(shí)準(zhǔn)確分析原因，需關(guān)注蒸汽泄放閥動(dòng)作情況，建好門(mén)軸伸出量臺(tái)賬。為縮短中壓主汽門(mén)關(guān)閉后打不開(kāi)的處理時(shí)間，應(yīng)備好工具。

3.1 規(guī)范平衡門(mén)狀態(tài)

平衡門(mén)的作用是消除閥瓣前后的壓力差，所以汽機(jī)掛閘前和閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)前應(yīng)先將平衡門(mén)全開(kāi)。做中壓主汽門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)前應(yīng)確認(rèn)平衡門(mén)關(guān)閉，試驗(yàn)結(jié)束，開(kāi)啟中壓主汽門(mén)前應(yīng)先開(kāi)啟平衡門(mén)。為避免平衡門(mén)對(duì)中壓主汽門(mén)的旁路作用危及機(jī)組安全，中壓主汽門(mén)開(kāi)啟后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉平衡門(mén)。

3.2 觀察蒸汽泄放閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)

蒸汽泄放閥的狀態(tài)直接影響門(mén)軸能否恢復(fù)自由狀態(tài)。汽機(jī)掛閘前應(yīng)確認(rèn)蒸汽泄放閥狀態(tài)指示處于“開(kāi)”位，開(kāi)中壓主汽門(mén)前應(yīng)先向現(xiàn)場(chǎng)人員說(shuō)明觀察蒸汽泄放閥狀態(tài)的重要性，關(guān)閉前再提醒現(xiàn)場(chǎng)人員到達(dá)最佳觀察位置，待現(xiàn)場(chǎng)人員到位后再關(guān)閉。

中壓主汽門(mén)開(kāi)啟后，應(yīng)檢查確認(rèn)蒸汽泄放閥關(guān)閉，以免門(mén)軸漏汽直排凝汽器，影響經(jīng)濟(jì)性。

3.3 建好門(mén)軸伸出量臺(tái)賬

每個(gè)中壓主汽門(mén)門(mén)軸伸出的量均有偏差，即使是同一中壓主汽門(mén)，每次解體裝復(fù)后也有差別。為判斷中壓主汽門(mén)打不開(kāi)是否是因?yàn)榍蛎婷芊猸h(huán)與軸套摩擦，需建立門(mén)軸伸出量臺(tái)賬，幫助中壓主汽門(mén)打不開(kāi)時(shí)進(jìn)行分析。

3.4 備好中壓主汽門(mén)打不開(kāi)處理工具

為了縮短中壓主汽門(mén)關(guān)閉后打不開(kāi)的處理時(shí)間，需備一拉馬和液壓千斤頂。

中壓主汽門(mén)打不開(kāi)時(shí)若發(fā)現(xiàn)門(mén)軸未恢復(fù)自由狀態(tài)，可將拉馬的爪腳伸入支架孔內(nèi)，抓住支架內(nèi)側(cè)，絲桿則頂在門(mén)軸中心，再用扳手緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿，推門(mén)軸使球面密封環(huán)與軸套的軸向間隙恢復(fù)。

中壓主汽門(mén)打不開(kāi)時(shí)，排除平衡門(mén)、蒸汽泄放閥、試驗(yàn)電磁閥、卸載閥等可能后，只得借助外力將其打開(kāi)。處理時(shí)，先由熱工將中壓主汽門(mén)置于“關(guān)”位；然后拆除開(kāi)度反饋桿，在連接桿上焊上一截強(qiáng)度足夠的長(zhǎng)鐵棒；再將液壓千斤頂置于中壓主汽門(mén)彈簧箱上端和鐵棒之間；DEH發(fā)出開(kāi)門(mén)指令后，手搖千斤頂加壓，強(qiáng)制開(kāi)啟中壓主汽門(mén)。

3.5 制訂打不開(kāi)的處理步驟

機(jī)組運(yùn)行時(shí)中壓主汽門(mén)打不開(kāi)，可按以下步驟檢查，如有異常則處理正常后再進(jìn)行下一步：（1）確認(rèn)本側(cè)中壓調(diào)門(mén)關(guān)閉；（2）確認(rèn)平衡門(mén)已全開(kāi)；（3）確認(rèn)進(jìn)油隔離閥已全開(kāi)；（4）再次關(guān)閉未打開(kāi)中壓主汽門(mén)，確認(rèn)蒸汽泄放閥開(kāi)啟；（5）關(guān)閉蒸汽泄放閥進(jìn)油門(mén)；（6）測(cè)量門(mén)軸伸出量，確認(rèn)門(mén)軸已恢復(fù)自由狀態(tài)，否則用拉馬使其恢復(fù)至自由位置，試開(kāi)中壓主汽門(mén)；（7）更換試驗(yàn)電磁閥后，試開(kāi)；（8）更換卸載閥后，試開(kāi)；（9）利用助推工具強(qiáng)制開(kāi)啟。

4 中壓主汽門(mén)打不開(kāi)處理案例

4.1 機(jī)組沖轉(zhuǎn)掛閘時(shí)打不開(kāi)

某廠4臺(tái)汽輪機(jī)DEH掛閘邏輯都是掛閘后中壓主汽門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟，隨后開(kāi)啟中壓調(diào)門(mén)。

2021年9月下旬，#3機(jī)啟動(dòng)，掛閘后右側(cè)中壓主汽門(mén)打不開(kāi)，另一側(cè)正常。就地檢查平衡門(mén)全開(kāi)，蒸汽泄放閥開(kāi)關(guān)正常。熱工人員告開(kāi)機(jī)前試各汽門(mén)均動(dòng)作正常，復(fù)查DEH邏輯亦正常。機(jī)組打閘，查右側(cè)蒸汽泄放閥開(kāi)啟，關(guān)閉右側(cè)蒸汽泄放閥進(jìn)油門(mén)，重新掛閘，左側(cè)正常，右側(cè)仍然打不開(kāi)。維持右側(cè)蒸汽泄放閥進(jìn)油門(mén)關(guān)閉，降低真空到85 kPa，重新試掛閘，右側(cè)中壓主汽門(mén)還是無(wú)法打開(kāi)。再次打閘，重新投入低旁約10 min，退出旁路系統(tǒng)后，立即掛閘，右側(cè)中壓主汽門(mén)打開(kāi)。

綜上所述，#3機(jī)掛閘后中壓主汽門(mén)打不開(kāi)是閥瓣前后壓差造成的。

4.2 #2機(jī)右側(cè)中壓主汽門(mén)打不開(kāi)

2020年7月，#2機(jī)閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，右側(cè)中壓主汽門(mén)打不開(kāi)。試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢查人員報(bào)告，右側(cè)中壓主汽門(mén)關(guān)閉時(shí)其蒸汽泄放閥未開(kāi)啟。蒸汽泄放閥經(jīng)設(shè)備維護(hù)人員調(diào)松盤(pán)根后開(kāi)啟，隨后右側(cè)中壓主汽門(mén)亦自行開(kāi)啟。

2020年8月活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)正常，9月、10月活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，7月試驗(yàn)時(shí)的問(wèn)題再次出現(xiàn)，經(jīng)同樣處理后打開(kāi)。

2020年11月，#2機(jī)組C級(jí)檢修時(shí)解體右側(cè)蒸汽泄放閥，修后至今#2機(jī)各汽門(mén)均可正常開(kāi)關(guān)。

由此可見(jiàn)，#2機(jī)右側(cè)中壓主汽門(mén)打不開(kāi)是蒸汽泄放閥未開(kāi)啟，中壓主汽門(mén)非傳動(dòng)端腔室內(nèi)的蒸汽壓力作用在門(mén)軸端面的軸向推力未消失，門(mén)軸未恢復(fù)到自由狀態(tài)，球面密封環(huán)與軸套摩擦力大造成的。

4.3 #3機(jī)中壓主汽門(mén)打不開(kāi)

4.3.1 打不開(kāi)情況

該機(jī)2021年8月閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，按規(guī)定先開(kāi)啟平衡門(mén)，右側(cè)中壓主汽門(mén)關(guān)閉時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢查蒸汽泄放閥開(kāi)啟正常，發(fā)出開(kāi)中壓主汽門(mén)指令后，右側(cè)打不開(kāi)，同側(cè)蒸汽泄放閥能關(guān)閉。DEH上檢查中壓調(diào)門(mén)關(guān)閉，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)油隔離閥已全開(kāi)。用點(diǎn)溫槍測(cè)蒸汽泄放閥后管道壁溫超過(guò)400 ℃，確認(rèn)蒸汽泄放閥排汽正常。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量門(mén)軸伸出量與試驗(yàn)前相同。設(shè)備維護(hù)人員利用專(zhuān)用拉馬，將門(mén)軸向非傳動(dòng)端推了約0.2 mm，再次試驗(yàn)仍未打開(kāi)。蒸汽泄放閥雖已關(guān)閉，但蒸汽泄放閥關(guān)閉過(guò)程受到的阻力小，油路上無(wú)油壓表檢查油壓，不排除油壓低原因。熱工先后更換了電磁閥和卸載閥后，再次試驗(yàn)仍未打開(kāi)。最后由設(shè)備維護(hù)人員裝上備用助推工具，在液壓千斤頂助推下，#3機(jī)中壓主汽門(mén)終于打開(kāi)。

該機(jī)隨后幾次閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)，右側(cè)中壓主汽門(mén)也都是用液壓千斤頂助推打開(kāi)。汽機(jī)技術(shù)監(jiān)督小組分析該機(jī)中壓主汽門(mén)打不開(kāi)原因?yàn)橹袎赫{(diào)門(mén)內(nèi)漏。

該機(jī)組計(jì)劃于2022年3月中旬進(jìn)行C級(jí)檢修，為了更加深入地分析中壓調(diào)門(mén)是否需要解體，2022年2月中旬#3機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)，做了調(diào)門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中，#3機(jī)轉(zhuǎn)速降到768 r/min后不再下降，高于對(duì)應(yīng)汽壓要求值598 r/min，調(diào)門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格，決定機(jī)組檢修時(shí)解體中壓調(diào)門(mén)。

4.3.2 機(jī)組檢修時(shí)處理情況

為解決#3中壓主汽門(mén)在蒸汽泄放閥開(kāi)啟后門(mén)軸不能恢復(fù)自由狀態(tài)和調(diào)門(mén)內(nèi)漏問(wèn)題，2022年3月機(jī)組C修時(shí)解體右側(cè)中壓主汽門(mén)和中壓調(diào)門(mén)。

解體右側(cè)中壓主汽門(mén)，發(fā)現(xiàn)門(mén)軸上有明顯氧化皮，測(cè)量門(mén)軸與軸套間隙最小值僅0.15 mm，小于廠家標(biāo)準(zhǔn)0.28～0.35 mm。分析門(mén)軸與軸套摩擦力偏大，導(dǎo)致運(yùn)行中泄放閥開(kāi)啟后，門(mén)軸未能被推向非傳動(dòng)端。

測(cè)中壓調(diào)門(mén)工作行程正常，其油動(dòng)機(jī)自由行程亦正常。吊出閥芯檢查發(fā)現(xiàn)閥座和閥芯密封面均有較多凹坑或麻點(diǎn)，用試紅丹的辦法，觀察中壓調(diào)門(mén)的閥座與閥芯的接觸情況，發(fā)現(xiàn)閥線不連續(xù)，有部分?jǐn)帱c(diǎn)。對(duì)閥芯、閥座進(jìn)行車(chē)削和研磨處理，再用試紅丹的辦法，觀察閥座與閥芯的接觸情況，直到密封線全周完全均勻接觸。復(fù)裝后，按照廠家圖紙要求，測(cè)量油動(dòng)機(jī)的富裕行程符合要求，確保中調(diào)門(mén)閥芯能關(guān)閉到位。

4.3.3 修后運(yùn)行情況

#3機(jī)組修后于2022年4月下旬啟動(dòng)；機(jī)組掛閘后，兩側(cè)中壓主汽門(mén)正常打開(kāi)，調(diào)門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)合格；5月做閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，各汽門(mén)動(dòng)作正常。

結(jié)合運(yùn)行及檢修情況綜合分析，造成#3機(jī)右側(cè)中壓主汽門(mén)打不開(kāi)的主要原因有以下兩點(diǎn)：一是中壓調(diào)門(mén)內(nèi)漏，經(jīng)平衡門(mén)引到中壓主汽門(mén)后的蒸汽量不足以平衡閥瓣前后壓差；二是門(mén)軸結(jié)有氧化皮，蒸汽泄放閥開(kāi)啟后，門(mén)軸仍不能恢復(fù)到自由狀態(tài)，球面密封環(huán)與軸套摩擦。

4 結(jié)語(yǔ)

中壓主汽門(mén)打不開(kāi)的原因較多，當(dāng)關(guān)閉后打不開(kāi)時(shí)，應(yīng)先確認(rèn)平衡門(mén)已開(kāi)啟；再根據(jù)蒸汽泄放閥動(dòng)作情況、門(mén)軸伸出量排除門(mén)軸轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力大的可能；接著通過(guò)更換試驗(yàn)電磁閥、卸載閥等排除油壓不足的可能；至于調(diào)門(mén)內(nèi)漏、門(mén)軸卡澀等因素只能暫時(shí)借助外力先強(qiáng)制將中壓主汽門(mén)開(kāi)啟，待機(jī)組檢修時(shí)徹底檢查處理。