汽機高壓調門斷銷事件的淺析

房 錦

（廣東粵電集團茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

汽機高壓調門斷銷事件的淺析

房 錦

（廣東粵電集團茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

2014年9月23日，茂名熱電廠#6機組發生一起由于#2高調門門桿銷子斷裂，調門反饋無法關閉到位，#6機組被迫申請停機的不安全事件。汽輪機運行中，一旦調門卡澀關閉不到位極有可能造成汽輪機超速事故的發生。經中調批準#6發電機與電網解列，經過歷時十天的緊張檢修與處理，10月3日，#2高調門缺陷處理完畢，#6發電機并網恢復正常運行。

高壓調門；斷銷；汽輪機

1 引言

茂名熱電廠 6號機是東方汽輪機廠制造生產的N300—16.7/537/537—8型，亞臨界一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽、凝汽式機組；運行中本機組可以進行兩種閥門控制方式的無擾切換。采用噴嘴配汽（部分進汽）：高壓部分共有 4個調節閥，對應于4組噴嘴，4組噴嘴汽道數均為37只。當I、II號調節閥閥桿開啟到39.2mm時，III號調節閥開始開啟。當III號調節閥閥桿行程達到39.2mm時，IV號調節閥開始啟動。采用調節配汽（全周進汽）：高壓部分 4個調節閥根據控制系統的指令按相同的閥位開啟，對應于4組噴嘴同時進汽。

2 事件概述

2.1 事發經過

2014年9月23日11:35分，#6機組負荷260MW，機組運行方式為機、爐協調運行，AGC在投入狀態，汽機閥門控制方式為順閥，即采用噴嘴配汽（部分進汽）。在操作員站CRT突發“伺服閥系統故障或閥門卡澀”報警信號，機組負荷出現較大的波動（幅度約30MW)。運行人員立即檢查汽機調速系統，發現#1、#2高壓調門開度波動大，而當時AGC負荷指令并無波動。為穩定機組運行，運行人員申請退出 AGC緩慢降低機組負荷運行。減負荷過程中，#1、#2高壓調門開度波動大，且負荷及機前壓力均有較大幅度波動。值長下令，退出#6機協調控制，機組切至手動控制方式,以此來穩定負荷及機前壓力。機組在手動控制方式下、無任何操作指令的情況下#1、#2高壓調門開度依然波動較大，負荷及機前壓力均隨之波動。

2.2 事件處理

為檢查高壓調門的運行狀況,值長令做#6機組高中壓調速汽門全行程活動試驗，試驗中發現#2高調有卡澀現象，DCS給出的調門開度指令到0，但CRT反饋調門卡在19.2%（約36mm）的位置,就地檢查現該調門離全關位置尚余約36mm，其余調門開關情況正常，再次進行調門全行程試驗結果仍與上述情況一致。

運行操作員采用全行程活動試驗方式，將#6機#2高調閥門指令關到零（就地反饋仍為36mm），汽機檢修人員就地關閉#2高調進油門，#2高調仍無法關閉。重新開回#2高調EH油進油門，重新復位#2高調門，#2高調恢復與#1高調一致開度，且依然處于較大波動狀態。

此后,運行操作人員重新活動#6機#2高調門三次，仍然無法關到零位。汽輪機運行中，一旦調門卡澀關閉不到位極有可能造成汽輪機超速事故的發生。經報公司領導批準，向中調申請停機處理。

機組停止運行后，汽機檢修人員解開#2高調門油動機傳動桿與閥門杠桿的傳動銷，油動機活塞下移，但#2高調門門桿不動，仍停留在開度為19.2%（36mm）的位置上，初步判斷油動機側設備正常，調節控制系統也正常。那么問題主要集中在#2高調門本體、門桿及其連接操縱部件上。

汽機檢修開出《#6機組#2高壓調速汽門解體檢查》工作票，開始#2高調門搶修工作。

10月3日搶修工作結束，汽機檢修押回“#6機組#2高壓調速汽門解體檢查”工作票，運行人員做#6機#1、2、3、4高壓調速汽門全行程試驗，做#6機調速系統靜態試驗，試驗結果均已正常。#6機組開機，汽機定速3000r/min,做充油試驗合格，做調速汽門嚴密性試驗合格后，并網恢復正常運行。

3 簡要分析

3.1 檢修過程分析

檢修人員拆出#2高調門及其操縱座后，發現門桿的止動銷子斷為三段，斷口呈錐形。門桿上的銷孔與十字套上的銷孔不對應（見示意圖1），從十字套上的銷孔看不見門桿上的銷孔，說明門桿已經旋出，這樣就使門桿相對加長，使調門在實際是全關的情況下，開度指示仍處于有一定開度的位置上。用手轉動調門門芯，使門桿與十字套分離，抽出門桿，發現門桿上的銷孔呈橢圓樣，說明門桿已能在汽流的作用左右轉動，且已很長一段時間，與止動銷子錐形斷口相應。

圖1 門桿與十字套的連接示意

3.2 事件原因分析

該設備出廠總裝時要求：在調門全關狀態下，配準調整墊塊的厚度，使閥桿頂部與調整墊塊完全接觸（見圖1），保證十字套銷軸中心線與操縱座下端面的距離為 372mm，再配鉸門桿和十字套的銷孔。從這要求可以知道，門桿旋入十字套后，要求螺絲有一定的預緊力，銷子鎖定門桿，防止轉動，保證預緊力一直存在。由于預緊力的存在，門桿不能轉動，銷子不受水平方向的剪切力。當閥桿頂部與調整墊塊完全接觸，且有一定預緊力時，機組打閘時產生的垂直向下的沖擊力通過調整墊塊、門桿，傳遞至閥座，期間銷子不受垂直向下的沖擊力。

＃6機組于2014年5月1日～7月20日進行大修及綜合升級改造，在高壓調門設備裝復時，安裝檢修人員未能將閥桿與調整墊塊頂緊，導致螺絲的預緊力很小，閥桿頂部與調整墊塊及調整墊塊與十字套內孔之間存在一定間隙，調門波動或機組打閘時產生的垂直向下的沖擊力將由銷子傳遞至門桿，再由門桿傳遞至閥座，同時，由于螺絲的預緊力很小，閥芯在汽流沖擊的作用下，將發生微小的轉動，此時銷子受水平方向的剪切力。由于銷子較小，在受到這二種交變作用力的長時間作用后，將象反復折鐵線一樣，銷子將發生折斷，斷口呈錐形。這是此次銷子斷裂的主要原因。

本次#6機組大修后由廣東電科院專家做閥門特性流量試驗，經試驗計算得出新的閥門流量特性曲線，在閥門流量為99.85%～100%區間時，對應的閥門開度指令為57.63%～100%（相對應的機組負荷區間大約為 260MW～280MW）（見圖 2），本次波動時CV1、CV2閥門(即高調1、2)流量指令即在99.85%以上小幅調整，導致閥門指令在57.63%～100%范圍大幅波動。閥門本身的流量特性是此次銷子斷裂的次要原因。

圖2 高調門流量特性曲線

調門門桿與十字套之間的連接方式存在設計缺陷，門桿無獨立的螺母固定，門桿的固定完全依靠與調整墊塊的預緊力，而該預緊力廠方圖紙無明確要求，完全須憑經驗調整預緊力。由于檢修安裝經驗、水平參差不齊，#2高調門復裝時閥桿與調整墊塊未頂緊，閥桿預緊力不足，致使定位銷承擔了部分閥桿垂直方向的剪切力，并最終導致銷子發生折斷。

4 整改措施

根據以上分析總結，為防止類似事件再次發生，做出如下幾點檢修整改措施以及運行防范措施：

（1）更換#1、2高調門銷子，并按規范要求調整閥桿上部調整墊塊的厚度，通過與廠家聯系、溝通、確認，確保閥桿足夠的預緊力，使閥門開關的垂直方向剪切力全部通過閥桿端部的螺紋傳遞，從而避免銷子承受垂直方向的剪切力。

（2）擴大檢查另外幾個高調門，如發現類似情況及時消除。

（3）加強大修施工過程監管，嚴把安裝質量關，關鍵節點必須嚴格執行三級驗收制度。

（4）優化閥門流量特性曲線，減少機組閥門流量指令對應的閥門指令大幅波動的情況區間。

（5）通過加強對運行值班人員的專項培訓，使運行值班人員熟知#6汽輪機調門的性能特點，通過采取調整主蒸汽壓力偏置、切換 DEH至手動控制方式、申請適當調整機組負荷等手段來避免調門大幅波動情況的發生，從而減輕機組運行中調門門桿所受到的沖擊力。

[1]東方汽輪機廠.300MW 機組汽機本體設備說明書[M].四川:東方汽輪機廠,2013.

[2]茂名臻能熱電有限公司.300MW 機組汽機運行規程[M].廣東:茂名臻能熱電有限公司,2012.

The brief analysis of break off event of HP governing valve of steam turbine

In September 23, 2014, an unsafe incident of the dowel to the #2 high-pressure governing valve broke,the valve cannot be closed feedback, and the #6 was forced to apply for units shutdown in Maoming power plant. In the operation of steam turbine,Once the governing valve closure is not in place there is very likely caused by turbine overspeed accident!By central dispatching station the approval,the #6 generator split from the electricity grid.After intense maintenance and treatment lasted ten days,In October 3rd，the job to repair #2 high-pressure governing valve finished,and the #6 generator restore normal operation .

High-pressure governing valve; dowel broke; turbine

Q423.01

A

1008-1151(2015)05-0066-02

2015-04-13

房錦（1981－），男，廣東粵電集團茂名臻能熱電有限公司電力運行工程師，從事300MW汽輪發電機組運行工作。