汽機高壓自動主汽門及調(diào)門內(nèi)漏分析與對策

浙江浙能金華燃機發(fā)電有限責(zé)任公司 閆鳳平 楊相杰

某機組#6機采用的是上海汽輪機廠生產(chǎn)的LZN55-5.6/0.65型汽輪機，圖號為165.30.41BM。雙壓、單軸、單缸、沖動、凝汽式汽輪機，額定功率55MW，額定轉(zhuǎn)速3000r/min，轉(zhuǎn)向從汽機向發(fā)電機方向看為順時針方向，級數(shù)19級，新蒸汽（高壓主汽閥前）6.1MPa/530℃，額定新汽流量180.8t/h[1]。

本機組有2只高壓自動主汽門分別與高壓調(diào)節(jié)汽閥組成一組，主汽門采用的是翻板式，通過液壓及彈簧實現(xiàn)閥門開、關(guān)操作，自動主汽門軸端漏汽通過件2進行密封，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由閥殼、閥蓋、密封環(huán)、密封閥套、閥碟、閥桿、液壓執(zhí)行機構(gòu)、轉(zhuǎn)動軸等組成。

圖1 高壓自動主汽門結(jié)構(gòu)圖

本機組有2只高壓調(diào)門，提升式，裝在主汽門之后，高壓缸兩側(cè)。其結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由閥殼、閥蓋、閥桿、閥桿套、閥碟、支架、油動機、彈簧座架等組成。

圖2 高壓調(diào)門結(jié)構(gòu)圖

1 現(xiàn)象描述

機組在開機時，達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)前，盤車退出。此外，高壓主汽門、調(diào)門嚴(yán)密性試驗不合格。

2 故障分析

高壓主汽門、調(diào)門密封不嚴(yán)密，閥門內(nèi)漏。在2021年申報技改項目時，相關(guān)單位及技術(shù)研究院的建議，對高壓主汽調(diào)門重點修復(fù)，其為提升式。對于主汽門的固有特點，做到頻繁啟動依然嚴(yán)密很難實現(xiàn)。結(jié)合計劃性檢修處理高壓主汽門、調(diào)門內(nèi)漏，對高壓主汽門、調(diào)門解體檢修[2]。

3 處理措施

在開展計劃性檢修中，對高壓主汽門、調(diào)門解體檢修。解體情況如下。

一是左側(cè)高壓主汽門解體后閥芯與閥座密封面無壓痕，如圖3所示。

圖3 解體后左側(cè)高壓主汽門閥芯與閥座示意圖

二是右側(cè)高壓主汽門解體后閥芯密封線不連續(xù)，如圖4所示。

圖4 解體后右側(cè)高壓主汽門閥芯與閥座示意圖

三是左側(cè)高壓調(diào)門解體后閥芯與閥座密封線靠上部邊緣，如圖5所示。

圖5 解體后左側(cè)高壓調(diào)門閥芯與閥座示意圖

四是右側(cè)高壓調(diào)門解體后閥芯與閥座接觸密封線閥座有凹點，如圖6所示。

圖6 解體后右側(cè)高壓調(diào)門閥芯與閥座示意圖

五是左側(cè)高壓調(diào)門閥桿總行程數(shù)據(jù)是77mm，標(biāo)準(zhǔn)值76mm。彈簧修前數(shù)據(jù)為512mm，標(biāo)準(zhǔn)值513±5。

六是右側(cè)高壓調(diào)門閥桿總行程數(shù)據(jù)是77mm，標(biāo)準(zhǔn)值76mm。彈簧修前數(shù)據(jù)為513mm，標(biāo)準(zhǔn)值513±5。

七是左、右兩側(cè)高壓主汽門解體后閥桿與閥套修前間隙，見表1。

表1 解體后高壓主汽門修前閥桿與發(fā)套間隙數(shù)值

其中，1、3、5間隙要求為0.25～0.36；2、4間隙要求為0.05～0.13。

八是左、右兩側(cè)高壓主汽門彎曲度測量值：左側(cè)為靠閥桿位置為0.10，右側(cè)0.05。

九是左、右兩側(cè)高壓調(diào)門解體后閥桿與閥套修前間隙，見表2。

表2 解體后高壓調(diào)門修前閥桿與發(fā)套間隙數(shù)值

其中，1、2、3間隙要求為0.25～0.33；4間隙為0.50～0.60；左側(cè)4間隙偏大0.06。

十是解體檢查發(fā)現(xiàn)左、右高壓調(diào)門密封環(huán)配置只有一道密封，如圖7所示。

圖7 左、右高壓調(diào)門密封環(huán)示意圖

解體分析及處理措施：一是高壓主汽門內(nèi)漏原因及對策。左側(cè)主汽門的閥芯與閥座無壓痕、右側(cè)高壓主汽門閥芯與閥座的接觸面不嚴(yán)密，閥座有輕微的變形，主要是翻板式主汽門運行時存在軸向推力，閥門多次開關(guān)動作后，閥芯搖臂軸軸向球形墊圈磨損，搖臂軸凸肩和球形墊圈之間摩擦阻力增大，搖臂軸向間隙增大，閥芯與閥座發(fā)生偏移。對閥芯密封面研磨，閥座由于位置限制手工修復(fù)密封面，紅丹壓線驗收合格[3]。

閥門關(guān)閉位置時各安裝間隙在合格范圍，軸向間隙和鍵槽均要按標(biāo)準(zhǔn)安裝。左側(cè)閥桿更換新件，右側(cè)球形墊圈平面有磨損更換新件。

彈簧自由狀態(tài)和壓緊狀態(tài)的間隙正常514mm，按圖紙要求復(fù)裝。內(nèi)彈簧：彈簧常數(shù)59.2N/mm，最大工作負(fù)荷13320N，最小工作負(fù)荷4322N；外彈簧：彈簧常數(shù)105.7N/mm，最大工作負(fù)荷24095N，最小工作負(fù)荷8032N。

油動機的行程152mm，在合格范圍，復(fù)裝時要按圖紙要求調(diào)整到位。

閥門設(shè)計的缺陷，翻板結(jié)構(gòu)不適合頻繁的開關(guān)，搖臂兩側(cè)間隙1.4mm～1.63mm容易偏位。

二是高壓主汽調(diào)門內(nèi)漏原因及對策。閥芯與閥座密封接觸面不嚴(yán)密，有斷線，閥芯有吹蝕痕跡，制作專用工具對閥芯、閥座密封面研磨，紅丹壓線驗收合格。上部彈簧壓緊在513mm±5mm范圍內(nèi)，考慮調(diào)整一些緊力，按508mm復(fù)裝。內(nèi)彈簧：彈簧常數(shù)113.3N/mm，最大工作負(fù)荷25832N，最小工作負(fù)荷17222N；外彈簧：彈簧常數(shù)231.9N/mm，最大工作負(fù)荷52294N，最小工作負(fù)荷34669N。

閥門總行程76mm，油動機富裕行程44mm，對油動機行程按圖紙復(fù)裝和調(diào)整。

閥芯密封僅一道活塞環(huán)設(shè)計，存在缺陷，從目視和尺寸測量，密封環(huán)接觸面存在多處斷點，機組頻繁啟停，高壓汽體從調(diào)門內(nèi)襯套與閥芯體中間穿過活塞環(huán)，通過12個平衡孔進入汽機，調(diào)門關(guān)閉不嚴(yán)密，本次按規(guī)定裝復(fù)工作[4]。

4 修后試驗

根據(jù)DLT 711《汽輪機調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)試驗導(dǎo)則》要求修后對#6機高壓主汽門、調(diào)門做嚴(yán)密性試驗，驗證主汽門、調(diào)門的嚴(yán)密性是否符合要求。

當(dāng)N＜（P／P0）×1000r／min時，主汽門、調(diào)門嚴(yán)密性為合格；N為#6汽輪機穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，單位為r／min。P為試驗條件下的主蒸汽壓力，單位為MPa。P0為額定主蒸汽壓力，5.63MPa。

冷態(tài)沖轉(zhuǎn)前（掛閘前），#6機相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。

表3 掛閘前汽輪機沖轉(zhuǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)

根據(jù)表中得：此時主汽門嚴(yán)密不漏氣。

主汽門、調(diào)門嚴(yán)密性試驗。一是控制汽機主蒸汽壓力2.82 MPa以上，過熱度50℃以上，真空不小于86kPa穩(wěn)定運行，#6機全速空載狀態(tài)；二是#6汽機打閘；三是控制主蒸汽參數(shù)穩(wěn)定運行；四是當(dāng)#6機轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定不下降時，記錄#6機轉(zhuǎn)速、時間，見表4。

表4 打閘前后#6機轉(zhuǎn)速、時間記錄表

根據(jù)公式（2.99/5.63）×1000=531＞431，試驗合格，高壓主汽門、調(diào)門關(guān)閉嚴(yán)密不漏氣，符合標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

本次檢修嚴(yán)格按照檢修工藝要求開展檢修，檢修過程嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場三級簽證驗收，復(fù)裝工作有序開展，有效解決了主汽門、調(diào)門內(nèi)漏問題，避免了汽輪發(fā)電機組在突然甩負(fù)荷或緊急停機過程中轉(zhuǎn)速的快速飛升，避免不安全事件發(fā)生。