600MW亞臨界汽輪機組汽閥關閉異常的檢修

摘 要:亞臨界600MW機組汽輪機超時，對機組的安全運行帶來了嚴重的隱患。本文介紹了本公司對600MW機組汽輪機延時故障的維修過程，發現延時的主要原因是正確反作用力和機械阻力過大，提出并分析了解決問題的幾種可行方案。

關鍵詞:亞臨界汽輪機組汽閥異常檢修

中圖分類號:TM7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0087-01

本發電公司配置的汽輪機是上海汽輪機有限公司生產的亞臨界、一次中間再熱、四缸四排氣、單軸、凝汽式N600-16.7/537/537型汽輪機。投入使用后一直運行良好，但2010年3月到2010年9月之間出現了3次緩慢關閉或超時關閉的現象，對機組的安全運行構成了嚴重的威脅。于2010年9月15至9月25對此發電機組進行了為期10天的檢修。

1 故障描述

2010年3月24日，在對5號機進行關閉時，控制系統顯示存在嚴重的關閉超時現象，從15%開度關閉到零位用時120秒(標準用時為小于0.3秒);

2010年7月25日，5號機在緊急停機過程中，再度出現嚴重延時現象:在閥門關閉到38%的開度后，出現移位緩慢的現象，從38%關閉到零位用時竟達24分鐘;

2010年9月7日，5號機在進行關閉時，同樣出現延時現象，本次延時現象出現在閥門關閉至7%的時刻，延時70秒。

2 閥門結構描述

汽輪機的氣閥結構包括閥體、閥桿、大閥碟和預啟閥幾個部分組成。閥桿的右端為預啟閥，外套大閥碟，左端為外伸端，伸出閥體與導桿等相連，閥桿與閥體之間是襯套。操縱機構有彈簧室、杠桿機構和高壓抗燃油油動機組成。在汽閥的開啟、關閉過程中，杠桿以支架一段為圓點轉動，當高壓油進入油動機活塞下油室時，油動機的提升力克服彈簧力和阻力開啟汽閥;當關閉時，彈簧力克服阻力推動閥桿關閉汽閥，同時拉動杠桿推動活塞桿向零位移動。

3 故障原因分析

在三次延時過程中，以7月25日地延時最為嚴重，延時達24分鐘。下面以此次為例進行故障的原因分析。

在故障發生時，及時地對故障過程中的各項操作工藝參數進行了記錄備份。蒸汽壓力曲線顯示，在緊急停機后，蒸汽壓力有15.9MPa快速升高到17.25MPa，然后才逐漸升高，接著是一個小突跳，氣壓升高至最高點19.69MPa;然后是緩慢的降低，越20分鐘后高壓旁路再次打開，以較快的速度下降到13.3MPa。閥門在過程中相對于的變化為:汽閥顯示快速關閉至38%的開度，然后關閉曲線出現拐點，開始減速，此時所對應的蒸汽壓力為17.25MPa。隨著蒸汽的壓力升高，關閉速度逐漸減小，當蒸汽壓力降低時，閥門跟隨慢慢關閉。

從對工藝參數的觀察上，可以發現:出現關閉延時與蒸汽的壓力具有直接的關系。因此，對閥門的蒸汽阻力進行計算。本處考慮的是在閥門沒有完全關閉時的蒸汽阻力，閥門開度越小，閥門內的蒸汽壓力就越小。對蒸汽阻力的計算公式為:

式中:D為閥碟直徑，D=20cm;pvd為閥碟內側平均蒸汽壓力。

經計算發現，蒸汽壓力占整個阻力的72%，可見機械阻力仍然占有分量。所以，在無蒸汽或蒸汽壓力較低時，可以快速關閉，但在氣壓較高時，則會出現延時現象。

4 故障處理方案

針對上面的分析，我們設計了三種維修方案，即油動機直連方案、托架-滑槽方案和增加汽閥的彈簧預緊力方案，并最終選擇了增加汽閥的彈簧預緊力方案。

(1)油動機直連方案

就是將油動機與汽閥同心連接，徹底消除側向力的影響，從而實現汽閥關閉過程中彈簧力是拉著油動機做活塞運動，而不是通過杠桿推著油動機做活塞運動。這種方式的改動量較大，需重新進行設計，改造周期較長，費用高。

(2)托架-滑槽方案

保留杠桿機構，在杠桿與油動機活塞桿相連接的銷子圓孔處加工出一個矩形滑槽，并將另一端的支點支架固定，成為僅允許杠桿轉動的鉸鏈式支點。滑槽應有足夠的長度容納杠桿在汽閥開關過程中的最大伸長量。改方案改動量小，費用低，周期短，容易實施，但無法徹底消除延時的現象。

(3)增加彈簧預緊力方案

本廠最終采用了為超時關閉的汽閥增加彈簧預緊力的方案，將彈簧室車去20mm，同時充分考慮了增加彈簧預緊力可能帶來的各種風險。如果車去太小，如過車去太小無法達到目的;車去太大，就必須重新設計或制造新的彈簧室。另外，如果關閉力的沖擊太大也會大大降低閥碟和閥桿的使用壽命。

5 施工工藝注意事項

在操作的過程中，必須嚴格按照公司制定的檢修規程，保證檢修工程的順利進行，同時避免引入新的問題。

通過此次的維修，目前該汽輪機關閉超時的現象已經消除，從檢修后到目前為止，沒有出現任何延時的現象，全部控制在規定的0.3秒以內。

參考文獻

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