300MW機(jī)組高調(diào)閥桿松脫原因分析及處理

廣州恒運(yùn)集團(tuán)公司 廣東廣州蘿崗區(qū)開發(fā)區(qū)西基路8號(hào) 510730

摘要：本文分析了東汽產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓調(diào)節(jié)汽門運(yùn)行中閥桿松脫的主要原因，采取有效的臨時(shí)措施及改造經(jīng)驗(yàn)，為同類故障的處理提供參考。

關(guān)鍵詞：高調(diào)閥桿；松脫原因；處理

1.概述

我公司#8、9機(jī)組是東方汽輪機(jī)有限公司設(shè)計(jì)制造的最新第八代N300-16.7/537/537-8機(jī)組，為亞臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸、兩排汽、凝汽式汽輪機(jī)。本機(jī)組設(shè)有四個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥、二個(gè)高壓主汽閥、二個(gè)中壓聯(lián)合汽閥。各主汽及調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)均為單側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī)，閥門開啟由油壓控制，關(guān)閉靠操縱座的彈簧力來完成。

2.故障的發(fā)生

#8機(jī)組于2007年5月投產(chǎn)，不久后分別于2007年8月和11月發(fā)生了#2和#1高壓調(diào)節(jié)閥十字頭與閥桿松脫缺陷，#9機(jī)2008年3月投產(chǎn)不久后也發(fā)生了#3高壓調(diào)節(jié)閥閥桿松脫缺陷。

#8機(jī)正常運(yùn)行，運(yùn)行人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)相同負(fù)荷下，#3、4高調(diào)閥開度越來越大，超出正常運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)范圍，于是聯(lián)系檢修人員現(xiàn)場(chǎng)檢查。檢修人員利用機(jī)組低負(fù)荷期間對(duì)各個(gè)調(diào)門進(jìn)行逐個(gè)關(guān)閉試驗(yàn)，找出了#2高調(diào)閥關(guān)閉開度不正常，當(dāng)指令為零時(shí)，反饋尚有17%（約40mm）的開度，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)閉其油動(dòng)機(jī)進(jìn)油門確認(rèn)，#2高調(diào)閥操縱座開度指示與反饋值相符，由此判斷該閥閥桿脫落。

圖一

3.高調(diào)閥閥桿松脫原因分析

東汽的300MW機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥的操縱方式是采用杠桿機(jī)構(gòu)，整個(gè)操縱裝置的設(shè)計(jì)借鑒了日立600MW機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方式，閥桿與操縱座中的十字頭采用螺紋形式直接聯(lián)接，采用打橫向圓柱止動(dòng)銷防松。

高壓調(diào)節(jié)閥閥桿與操縱座連接簡(jiǎn)圖見圖一。從此類故障的實(shí)際處理來看，產(chǎn)生調(diào)節(jié)閥桿與十字頭聯(lián)接失效問題的多數(shù)原因系閥桿頂部與十字套間的墊環(huán)接觸未滿足設(shè)計(jì)無間隙接觸的要求，實(shí)際安裝存在間隙，造成十字套與閥桿間的圓柱銷在機(jī)組停機(jī)打閘、調(diào)節(jié)閥快關(guān)及變負(fù)荷過程中承受沖擊載荷，圓柱銷承受很大的剪切應(yīng)力而斷裂，螺紋止動(dòng)失效，閥桿在汽流的擾動(dòng)下逐漸部分退出十字套，使得閥桿變長(zhǎng)。在機(jī)組閥門活動(dòng)試驗(yàn)或打閘停機(jī)時(shí)，調(diào)節(jié)閥雖已關(guān)閉，而就地與集控室檢查顯示調(diào)節(jié)閥卡在某個(gè)閥位，調(diào)門仍存在一定開度的假象。情況嚴(yán)重時(shí)，閥桿與十字套間的螺紋磨損損壞，造成閥桿脫落。另外，圓柱止動(dòng)銷太小且材質(zhì)不合理（φ10，碳鋼材質(zhì)），也是造成銷子容易剪斷，螺紋止動(dòng)失效的又一原因。

4.處理及結(jié)構(gòu)改進(jìn)

停機(jī)后，解體操縱座后發(fā)現(xiàn)閥桿和十字頭螺牙已磨損，整個(gè)閥桿脫落，若徹底消除缺陷，需更換閥桿和十字頭。因備件及檢修工期的原因，在沒有解體閥門情況下，我們采取用鏈條葫蘆拉緊十字頭使其緊緊頂住閥桿頭，再將圓柱止動(dòng)銷孔擴(kuò)大至φ17，用高強(qiáng)度合金鋼精確配制銷子，組裝后再松開鏈條葫蘆，以使閥桿頭與十字頭之間沒有間隙，減少銷子承受的剪切力。臨時(shí)處理后，機(jī)組運(yùn)行了一年多至大修都沒有問題。

大修時(shí)我們對(duì)十字頭與閥桿連接方式進(jìn)行了如下改造。

圖二 改進(jìn)設(shè)計(jì)聯(lián)接結(jié)構(gòu)

如圖二所示，將原十字頭的螺紋部位補(bǔ)充加工擴(kuò)大成一圓柱孔，增加一提升螺母作為閥桿與十字頭的聯(lián)接用，提升螺母外圓與十字頭上的孔采用間隙配合，在提升螺母外圓上開一導(dǎo)向槽，在十字頭上裝一導(dǎo)向銷以防止提升螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，并保證提升螺母可以上下移動(dòng)；提升螺母的定位由一螺塞完成；先旋轉(zhuǎn)螺塞，然后測(cè)量出提升螺母與十字頭之間的頂部間隙，保證該間隙值為3mm后，再裝入止退螺釘，以防螺塞退出。閥桿端面與十字頭之間仍需通過調(diào)整墊片來進(jìn)行調(diào)整，閥桿端面貼合要求可適當(dāng)降低，允許該處存在微小間隙。以防止閥桿與十字頭之間相互轉(zhuǎn)動(dòng)，在閥桿上加工兩個(gè)凹槽，用一止動(dòng)板限制其轉(zhuǎn)動(dòng)，止動(dòng)板采用焊接的方式固定在十字頭上。

改進(jìn)結(jié)構(gòu)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

①將閥桿與十字頭的直接聯(lián)接變?yōu)殚g接聯(lián)接，提升螺母頂部留有一定間隙，可有效的避免因高壓調(diào)節(jié)閥裝配未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，機(jī)組打閘過程中閥桿螺紋受沖擊力，從而可根本杜絕閥桿螺紋咬死現(xiàn)象；

②該結(jié)構(gòu)保留了原閥桿、原十字頭等主要零件，增加零件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅需對(duì)原十字頭補(bǔ)充加工，所以投入改造資金較少；

③現(xiàn)場(chǎng)復(fù)裝的裝配要求較原設(shè)計(jì)低，操作性強(qiáng)。

1.改進(jìn)后運(yùn)行效果

高調(diào)閥閥桿與十字頭聯(lián)接方式改造后，機(jī)組投運(yùn)正常，后因機(jī)組投入一次調(diào)頻，#3高調(diào)門動(dòng)作頻繁，汽流擾動(dòng)使閥桿振動(dòng)加劇，閥桿又松脫。停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)止動(dòng)板與十字頭的焊縫只采用分段焊，焊縫質(zhì)量不過關(guān)，止動(dòng)板從焊縫處斷裂，導(dǎo)致閥桿松動(dòng)退出。經(jīng)重新安裝，止動(dòng)板與十字頭焊接采用如下工藝：

1）止動(dòng)板厚度為25mm，材料為35CrMoA，現(xiàn)場(chǎng)采用鎳基焊絲冷焊法施焊，焊絲牌號(hào)ERNiCr-3（或Wel TIG82），也可選用ER309不銹鋼焊絲，氬弧焊焊接，焊絲直徑φ1.6或φ2.0，焊前打磨待焊處及周邊見金屬光澤。

2）施焊處低溫預(yù)熱100-150℃，注意焊肉飽滿，以及息弧后對(duì)焊接部位的氬氣保護(hù)，采用對(duì)稱施焊，焊縫尺寸k>=6mm，全周滿焊，無咬邊，最終采用砂輪機(jī)打磨消除引弧和收弧缺陷。

3）焊后不進(jìn)行單獨(dú)熱處理，用保溫棉覆蓋包扎焊縫使其緩冷，至室溫24小時(shí)后，PT檢查滿足JB4730Ⅱ-005要求。

按焊接工藝要求處理后投入運(yùn)行，效果良好，確保了高調(diào)閥的安全運(yùn)行。

6.結(jié)束語

高調(diào)閥閥桿因運(yùn)行中汽流擾動(dòng)，極容易出現(xiàn)閥桿松脫，閥桿與十字頭聯(lián)接方式改進(jìn)后，止動(dòng)板的焊接容易被忽視，是導(dǎo)致再次出現(xiàn)問題的主要原因，應(yīng)吸取教訓(xùn)，引起足夠的重視，確保焊接質(zhì)量，才能確保閥桿的可靠連接。本文是實(shí)際的案例分析處理，提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，具有較好的參考價(jià)值。