300MW汽輪機臥式主汽門關閉不嚴密原因分析與處理

賈慧鑫（云河發電有限公司）

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300MW汽輪機臥式主汽門關閉不嚴密原因分析與處理

賈慧鑫（云河發電有限公司）

介紹了300MW汽輪機臥式主汽門工作原理與結構特性，對某廠#6機B側高壓主汽門關閉不嚴密的原因進行了分析，提出了解決處理方案，收到了良好效果，對解決同類型機組臥式主汽門關閉不嚴密具有重要的參考價值。

主汽門；嚴密；分析；處理

前言

某廠#6機組為上海汽輪機廠產亞臨界、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機組，型號為N300-16.7/538/ 538，該機組引進美國西屋技術。#6機組B側高壓主汽門2013年卡澀檢修后，高壓主汽門存在關閉不嚴密漏汽情況。機組冷態啟動過程中，高壓主汽門后壓力升高，蒸汽漏入汽輪機，出現汽機盤車脫扣情況，造成機組啟動困難；機組在熱態啟動時，冷水冷汽漏入汽缸造成調節級溫度急劇下降，金屬收縮不均引起汽缸變形；機組停機后，主汽門關閉不嚴密漏汽造成轉子惰走時間長，冷水冷氣漏入汽缸造成汽缸變形，動、靜部分摩擦，汽封磨損，機組經濟型降低，嚴重時打閘彎曲。

針對主汽門關閉不嚴密故障，逐步分析找出了主要原因，提出解決方法，對解決同類型機組臥式主汽門的泄漏故障具有重要的參考價值。

1　高壓主汽門工作原理

臥式主汽門結構如圖1所示，主汽閥靠液壓開啟，彈簧關閉，在任何時候，壓縮彈簧都有一關閉力作用于閥門，主汽門在關閉位置，進汽壓力和壓縮彈簧的載荷將兩只閥碟同時壓在其閥座上。小閥碟1（即預啟閥）由兩個部件組成，以使閥碟與閥桿間成撓性連接，當主汽閥關閉時，小閥碟密封面在主閥碟內能自行對中，且此時閥碟落座于閥座。而當閥桿被伺服油動機朝開啟方向移動時，小閥碟首先開到行程極限位置，背向落座緊抵著“X座”，而后帶動主閥頭繼續開啟，當主閥碟開到行程極限位置，背面落座于“Z座”（這就是通常所稱的“反閥座”結構）。這種全開和關閉時都有“后座”的結構，使閥門的漏汽減少到最低限度（見圖1）。

2　高壓主汽門關閉不嚴密分析

根據上述結構原理，高壓主汽門關閉不嚴密有幾種原因，對其進行了排查處理。

2.1高壓主汽門兩個蝶閥密封面接觸不好

圖1　臥室高壓主汽門結構圖

根據高壓主汽門結構，主蝶閥與預啟蝶閥密封面接觸不好，密封線斷線易造成汽門關閉不嚴密而漏汽。圖2為2014年大修#6機B側高壓主汽門解體照片，主閥碟密封面約1/4未接觸，判斷此為主汽門關閉不嚴密原因。大修時委托專業廠家制作研磨胎具對閥座與閥碟進行研磨，最后印紅丹粉檢查主蝶閥、預啟蝶閥密封線連續均勻，100%連續接觸，線寬≯3mm。

圖2　主汽門接觸情況

經過上述處理后，2015年1月機組大修后開機，檢查#6 機B側主汽門前就地壓力4.5MPa，主汽門后就地壓力為0MPa，做主汽門嚴密性試驗合格。

但2015年4月停機時發現B側主汽門前就地壓力4.2MPa，主汽門后就地壓力同樣為4.2MPa，且轉子惰走時間比正常值要長，說明B側主汽門再次關閉不嚴。初步判斷機組運行一段時間后主汽門閥座與閥碟密封線產生氧化皮造成密封不嚴密，再次解體主汽門檢查密封面情況，清理氧化皮后將蝶閥圓周方向按120°分成三等分，分三次裝配檢查密封面都接觸良好，裝配后開機檢查主汽門關閉嚴密，停機后再次出現不嚴密現象，判斷還有其他原因未查到。

2.2彈簧失效

由主汽門結構可知，汽輪機主汽門關閉時，彈簧力通過導桿作用在主汽門閥桿上，當彈簧發生蠕變失效或預緊力不足時，主閥碟未關閉嚴密而處于飄浮狀態，此種情況下主汽門關閉主要依靠閥前蒸汽壓力實現密封，機組啟動升壓初期或打閘后，蒸汽壓力不足以將主閥碟推到關閉嚴密位置，造成主汽閥泄漏。2015年7月檢查彈簧及彈簧座未見異常，裝復后開機檢查主汽門后無壓力，停機后B側主汽門前壓力1.5MPa，門后壓力1MPa，5h后B側主汽門前壓力1.0MPa，門后無壓力。證實真正原因尚未找到。

2.3主汽門臥式布置和裝配的影響

主汽門采用臥式布置，主汽門出廠時密封線檢測采用立式安裝檢查，立式裝配時主汽門組件由于重力和彈簧力作用，主汽門主閥和預啟蝶閥很容易對中實現密封嚴密。現場采用臥式安裝，主汽門組件重力造成閥碟下垂，影響密封面對中，造成密封不嚴密。

查詢廠家圖紙，主汽門主閥碟與襯套間隙為 0.28～0.34mm，考慮到閥桿彎曲，可推算出主汽門閥碟最大下垂度為0.58mm，由于閥座與主汽閥密封面為球面，接觸面大，此下垂量在汽門設計范圍內，對主汽門關閉嚴密沒有影響。

檢查閥蓋止口外圓面3（見圖3）配合間隙達到0.60mm，遠超過圖紙要求標準值0.06～0.26mm，閥蓋結合面端面1較端面2高出0.20mm左右，且端面1跳動達到0.20。根據廠家圖紙，可推算出這些綜合因素造成閥碟中心線與閥座中心線最大偏差超過1mm，造成主閥碟不能完全落座，印紅丹檢查出的密封線如圖3所示。

圖3　閥蓋加工圖

3　主汽門關閉不嚴密處理

找出了主汽門關閉不嚴密原因，制定出加工修復的處理方案。

3.1閥蓋止口外圓面3噴涂修復

首先對閥蓋止口修復位置（寬24mm）進行噴砂粗化，表面達到Sa3噴砂等級，然后按噴涂標準工藝對處理位進行熱噴涂，材料為耐高溫的硬質合金，預留0.30～0.40mm加工余量，最后用金剛石砂帶拋磨加工噴涂位，修復后閥蓋止口外圓尺寸符合加工圖紙要求。

3.2閥蓋結合面端面1找平加工

以閥蓋結合面端面2和止口前的精加工面為基準，進行找正，對閥蓋結合面端面1找平加工，確保端面1較端面2低0.10～0.20mm且跳動不大于0.02mm。

修復后裝復檢查密封線接觸良好，經過多次開機檢查沖轉前主汽門后無壓力，停機后主汽門后無壓力且惰走時間正常。

4　結束語

主汽門關閉不嚴密嚴重影響機組安全經濟運行，主汽門關閉不嚴密時應找出原因及時進行處理。造成#6機組B側主汽門關閉不嚴密原因的查找耗費了一個長時間過程，對解決同類型機組臥式主汽門關閉不嚴密具有重要的參考價值。

（1）#6機組B側主汽門閥蓋止口外圓面配合間隙及閥蓋結合面端面1在機組安裝時符合廠家圖紙技術要求，在2013年主汽門卡澀處理時，由于閥蓋頂絲加工誤差比較大，主汽門頂出較為困難，檢修人員用鏨子敲打閥蓋結合面端面1，造成變形及圓周方向凹凸不平，裝復時擔心閥蓋組件進入困難，檢修人員用砂輪機打磨止口外圓面，造成配合間隙超標嚴重。今后檢修應規范檢修工藝，加強對重要配合面保護。

（2）在主汽門關閉不嚴密原因查找過程中，每次處理后當次開機主汽門均能關閉嚴密，主要是因為為盡可能減小重力造成主閥碟偏離中心線的影響，裝配時盡量將閥蓋組件往上提，通過螺栓的預緊力來保持此位置，同時螺栓的預緊力減小了閥蓋結合面1端面跳動造成的閥碟中心線偏差的影響。運行一段時間后，螺栓應力松弛，主閥碟較閥座中心線偏差超過接觸面，主汽門關閉不嚴密。

［1］戴義平，張俊杰，李磊，等.臥式布置主汽門關閉特性研究.汽輪機技術，2009，51（4）：241～244.

［2］游利國.汽輪機臥式主汽門泄漏與處理.2011，12.

［3］主汽門圖紙K156.30.41上海汽輪機廠.

2016-6-20

TK267

A

2095-2066（2016）19-0076-02