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2020 - 03 - 03

肖俊豪/文 唐石門(mén)發(fā)電有限責(zé)任公司

引言

近年來(lái)常規(guī)火電機(jī)組的頻繁啟動(dòng)對(duì)閥門(mén)及使用壽命的影響尤為突出，發(fā)電廠的閥門(mén)失效事故有增加的趨勢(shì)，作為生產(chǎn)人員對(duì)高調(diào)門(mén)檢修工藝進(jìn)行探討也是極其必要的。大唐石門(mén)發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)石電）一期工程兩臺(tái)300MW機(jī)組，汽輪機(jī)型號(hào)為N300-16.7/537/537，兩個(gè)主汽聯(lián)合閥分別位于高壓缸兩側(cè)，每個(gè)主汽聯(lián)合閥包括一個(gè)水平布置的主汽門(mén)和三個(gè)相同的垂直布置的調(diào)節(jié)汽門(mén)。因機(jī)組投產(chǎn)較早，經(jīng)過(guò)近二十年的運(yùn)行，各種故障頻繁出現(xiàn)。在此結(jié)合該機(jī)組各種故障進(jìn)行相關(guān)預(yù)防檢修等討論。

1 高調(diào)門(mén)的結(jié)構(gòu)及工作原理

該閥門(mén)主閥碟內(nèi)部設(shè)有預(yù)啟閥，預(yù)啟閥與閥桿為同一母材車(chē)削而成。通過(guò)對(duì)主閥碟內(nèi)部腔室的車(chē)削等裝配，保障預(yù)啟閥行程。閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)預(yù)啟閥先打開(kāi)，蒸汽從閥桿徑向的六孔流入，沿著閥桿內(nèi)部下行，平衡前后壓差。預(yù)啟閥完全打開(kāi)后，由閥桿繼續(xù)帶動(dòng)主閥碟上行，打開(kāi)調(diào)門(mén)。門(mén)桿漏汽沿閥桿與套筒之間間隙向外流動(dòng)，經(jīng)高壓閥桿抽汽及低壓閥桿抽汽管道至軸封加熱器。

2 高調(diào)門(mén)的常見(jiàn)故障及原因分析

結(jié)合石門(mén)電廠多年檢修經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，常見(jiàn)故障有高調(diào)門(mén)速關(guān)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、高調(diào)門(mén)卡死、高調(diào)門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)、高調(diào)門(mén)閥桿斷裂、高調(diào)門(mén)套筒裂紋等。

2.1 高調(diào)門(mén)速關(guān)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

石電曾在2014年進(jìn)行二號(hào)機(jī)組小修時(shí)發(fā)現(xiàn)，#4高調(diào)門(mén)進(jìn)行速關(guān)試驗(yàn)響應(yīng)時(shí)間不合格，響應(yīng)速度明顯慢于其他調(diào)門(mén)。在排除了機(jī)械部分卡澀后進(jìn)行油路檢查，檢查結(jié)果為OPC逆止閥無(wú)異常，伺服閥無(wú)異常，快速卸荷閥解體內(nèi)部動(dòng)作靈活，集成控制塊無(wú)異物堵塞，油動(dòng)機(jī)可靈活上下運(yùn)動(dòng)，最終將問(wèn)題鎖定在OPC管道內(nèi)部存在堵塞，切開(kāi)管道后發(fā)現(xiàn)從集成塊引出之OPC母管內(nèi)部全部堵塞，更換管道后試驗(yàn)正常。

處理完畢后開(kāi)機(jī)進(jìn)行EH有管道測(cè)溫發(fā)現(xiàn)機(jī)組保溫未能正確敷設(shè)，造成部分EH油管道局部過(guò)熱，加上OPC油流動(dòng)緩慢造成碳化堵塞。

2.2 高調(diào)門(mén)卡澀

高調(diào)門(mén)的動(dòng)靜部分解構(gòu)簡(jiǎn)單，存在卡澀的位置有如下幾個(gè)方面：

（1）導(dǎo)向套筒與連接桿之間存在異物，該處間隙有0.36～0.38mm。因該處間隙相對(duì)較大，容易落入異物造成卡澀。

（2）閥內(nèi)套筒與閥碟鎖緊螺母之間間隙偏小，該處間隙0.28～0.30mm。在機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，特別是長(zhǎng)周期穩(wěn)定負(fù)荷下工作，表面氧化皮的形成會(huì)造成間隙偏小，一旦出現(xiàn)氧化皮剝落情況，極易造成閥門(mén)卡澀。

（3）主彈簧內(nèi)部彈簧托盤(pán)因部分彈簧失效造成偏斜，造成閥門(mén)機(jī)械卡澀。

2.3 高調(diào)門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)

（1）密封面不完整

高調(diào)門(mén)通流部分密封有三處：其中兩處分別為預(yù)啟閥與主閥碟密封，一處為鎖緊螺母與套筒的螺旋密封。日常檢修中大家都著重注意了主閥碟與閥口的密封檢查，并且都處理正常，往往忽略了鎖緊螺母與套筒的螺旋密封間隙檢查。當(dāng)間隙偏大時(shí)，閥門(mén)全關(guān)的時(shí)候大量蒸汽依然會(huì)經(jīng)過(guò)平衡孔進(jìn)入導(dǎo)氣管。

（2）密封面處理后的檢查不完善

多數(shù)高調(diào)門(mén)解體加修后均會(huì)發(fā)現(xiàn)氧化皮剝落等問(wèn)題造成的密封面不完整，需要進(jìn)行研磨處理。多次研磨就會(huì)造成閥碟實(shí)際位置下沉，當(dāng)主閥桿下行受閥套限位后，閥頭依靠重力繼續(xù)向下走完預(yù)啟閥行程，即便壓出的型線是完整的，在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行時(shí)也會(huì)因緊力不夠而造成內(nèi)漏大。

（3）彈簧緊力偏小

調(diào)門(mén)經(jīng)過(guò)研磨等其他調(diào)整，若未能進(jìn)行彈簧安裝的預(yù)緊力測(cè)量，造成緊力不夠或者輔助彈簧預(yù)緊力喪失等，均會(huì)造成閥門(mén)內(nèi)漏大。

2.4 閥桿斷裂

閥桿與連接桿的裝配，圖紙明確要求閥桿與連接桿應(yīng)使用著色辦法檢驗(yàn)接觸情況，并使用452.1N·m的力矩?cái)Q緊。若閥桿與連接件未頂死出現(xiàn)空洞，在使用初期因螺紋配合較緊，尚不會(huì)發(fā)生問(wèn)題，長(zhǎng)期使用后輕則出現(xiàn)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)斷裂，重則出現(xiàn)閥桿彎曲或螺紋磨平，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)閥桿銷(xiāo)孔處斷裂。

2.5 高調(diào)門(mén)套筒裂紋

高調(diào)門(mén)內(nèi)套筒從閥套伸向閥門(mén)腔室內(nèi)，一方面對(duì)閥桿起導(dǎo)向作用，另一方面也是對(duì)閥桿的一種保護(hù)，防止橫向氣流直接沖擊閥桿。在設(shè)計(jì)上，套筒穿過(guò)閥體的部分存在兩個(gè)臺(tái)肩，與閥體的配合間隙僅0.03～0.08 mm，考慮到在運(yùn)行中內(nèi)部膨脹大于外部膨脹，實(shí)際運(yùn)行中該處應(yīng)存在緊力。但高調(diào)門(mén)經(jīng)多次拆裝以及對(duì)表面氧化皮的清理，會(huì)造成緊力喪失，在特定工況下蒸汽氣流引起套筒晃動(dòng)，最終在套筒上形成裂紋。

3 缺陷的判斷及處理工藝探討

綜合上述原因分析，在此對(duì)一些容易被忽視的問(wèn)題進(jìn)行探討，常規(guī)的處理方式就不進(jìn)行一一探討了。

3.1 高調(diào)門(mén)關(guān)閉延時(shí)的處理

機(jī)務(wù)方面查找原因主要是針對(duì)油系統(tǒng)進(jìn)行。在超速情況下，要做到速關(guān)，就必須保證卸油通道暢通。影響卸油的幾個(gè)因素分別為：

（1）安全油OPC逆止閥、快速卸荷閥卡澀或者無(wú)法打開(kāi)，因?yàn)樾队退俣仁茏?，調(diào)門(mén)關(guān)閉時(shí)間相對(duì)表現(xiàn)緩慢。而在OPC動(dòng)作的同時(shí)，DCS會(huì)向伺服閥延遲0.5s后發(fā)送反向信號(hào)，同時(shí)關(guān)閉調(diào)門(mén)。所以整體表現(xiàn)為在OPC動(dòng)作，其他調(diào)門(mén)速關(guān)后，該問(wèn)題調(diào)門(mén)才開(kāi)始動(dòng)作，且動(dòng)作速度緩慢，同時(shí)運(yùn)行中該閥門(mén)OPC管道溫度偏低。

（2）油動(dòng)機(jī)動(dòng)靜部分出現(xiàn)積碳，油缸底部壓力有雖已經(jīng)卸除，但因該處卡澀會(huì)造成閥門(mén)關(guān)閉緩慢，關(guān)閉曲線不是規(guī)則的曲線。OPC油管路溫度正常。

關(guān)閉延時(shí)現(xiàn)象出現(xiàn)的原因經(jīng)上述分析不難看出，油系統(tǒng)局部溫度過(guò)高造成的積碳現(xiàn)象是根本原因。解決思路一方面是加強(qiáng)保溫的治理，定期進(jìn)行EH油管道溫度測(cè)量并對(duì)超溫部位進(jìn)行處理，此外部分電廠已進(jìn)行了油動(dòng)機(jī)改造，加裝了冷卻水套來(lái)消除油動(dòng)機(jī)積碳。

3.2 高調(diào)門(mén)卡澀的處理注意事項(xiàng)

（1）導(dǎo)向套筒與連接桿之間卡澀出現(xiàn)較少，但是每次解體時(shí)可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向套筒內(nèi)部劃痕較多，使用砂紙打磨即可。

（2）閥內(nèi)套筒與閥碟鎖緊螺母之間氧化皮造成的卡澀很常見(jiàn)，且容易造成閥門(mén)完全卡死。多數(shù)電廠也已經(jīng)意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，進(jìn)行了定期的氧化皮清理工作。但是氧化皮的清理又會(huì)造成動(dòng)靜部分間隙過(guò)大，門(mén)桿漏汽增大甚至出現(xiàn)外漏情況。這里建議各廠認(rèn)真執(zhí)行閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)的定期工作，然后根據(jù)運(yùn)行情況再行調(diào)整該處間隙。

3.3 高調(diào)門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)處理

高調(diào)門(mén)經(jīng)過(guò)多次研磨后，若未考慮到閥碟的下沉，將會(huì)造成虛假現(xiàn)象影響判斷，我們可以將預(yù)啟閥頭涂抹紅丹粉及連接桿端部涂抹紅丹粉再進(jìn)行型線驗(yàn)收，若預(yù)啟閥頭與閥碟有接觸且閥套與連接桿無(wú)接觸的同時(shí)型線合格方可確認(rèn)為正確安裝。且此時(shí)的防轉(zhuǎn)銷(xiāo)應(yīng)已安裝到位。目前電廠外委檢修較多，外委單位水品層次不齊，甚至有造假情況。外委單位在進(jìn)行閥門(mén)研磨后若感覺(jué)閥碟下沉較多，會(huì)故意不裝配防轉(zhuǎn)銷(xiāo)，將連接桿回退幾圈后，人為延長(zhǎng)了閥桿從而壓出型線。

3.4 閥桿斷裂

連接桿與閥桿未按圖紙裝配，端面存在間隙，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后造成了閥桿斷裂。石電曾多次出現(xiàn)閥桿銷(xiāo)孔處斷裂，閥桿螺紋損壞等故障。因全部更換閥桿費(fèi)用較高，且新閥桿若不根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況特制同樣不能滿足需要等因素，石電在仔細(xì)測(cè)量閥桿頂部間隙后配等厚墊片填入。經(jīng)多年運(yùn)行再無(wú)同類(lèi)現(xiàn)象發(fā)生。

3.5 高調(diào)門(mén)套筒裂紋

高調(diào)門(mén)套筒裂紋基本上分為兩種：①常見(jiàn)的是隱蔽缺陷，裂紋部位位于套筒門(mén)桿漏汽孔位置的裂紋。因該處的套筒壁厚相對(duì)偏薄。②少見(jiàn)的裂紋為套筒位于閥門(mén)中分面密封處臺(tái)階存在裂紋，產(chǎn)生的原因在2.5中已分析，就不再累述。若未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)則會(huì)造成伸入閥門(mén)腔室內(nèi)部的部分跌落，從而失去對(duì)閥桿的保護(hù)作用造成閥桿斷裂等問(wèn)題，若零碎部件隨氣流進(jìn)入調(diào)節(jié)級(jí)后果不堪設(shè)想。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著節(jié)能環(huán)保的要求越來(lái)越高，單個(gè)高調(diào)門(mén)的故障雖不至于機(jī)組非停，但閥序的改變對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響極大，同時(shí)閥序的更改也極易造成高壓缸軸瓦振動(dòng)異常，嚴(yán)重威脅了主機(jī)安全。以上對(duì)高調(diào)門(mén)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說(shuō)明，綜合歸納了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中常見(jiàn)的缺陷現(xiàn)象，分享了相關(guān)的檢修經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)檢修技術(shù)交流。

參考文獻(xiàn)

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來(lái)源：《大科技》2019年第11期