給水泵汽輪機調節閥閥座現場更換工藝的創新與應用

趙超，朱妍

(1.江蘇闞山發電有限公司，江蘇 徐州 221011；2.西安工業大學 光電工程學院，西安 710000)

給水泵汽輪機調節閥閥座現場更換工藝的創新與應用

趙超1，朱妍2

(1.江蘇闞山發電有限公司，江蘇 徐州 221011；2.西安工業大學 光電工程學院，西安 710000)

介紹了一種高溫高壓閥座的更換工藝,根據該工藝設計出一種新型便攜式車削工具，包括刀頭、垂直導向內套筒、外套筒、固定法蘭、手輪、鎖緊抱箍等主要結構。根據閥座的深度和閥座孔內徑尺寸，合理調整車刀的水平位置與深度，在電動頭驅動下可實現車刀從上至下的螺旋運動，完成整個給水泵汽輪機調門閥座現場車削過程。該工藝降低了操作難度，縮短了更換工期，提高了工作效率。

給水泵汽輪機；閥門工藝；車削工具；調節閥閥座

1 給水泵汽輪機工作原理

江蘇闞山發電有限公司給水泵汽輪機(俗稱小汽機)為杭州汽輪機廠引進西門子技術設計制造的NK63/71/0汽輪機，為單缸、單流、單軸、反動式、純凝汽、外切換式。正常工作時汽源為汽輪機第四段抽汽，備用汽源為高壓缸排汽，啟動調試汽源為輔助蒸汽。工作蒸汽先經速關閥(SSV)進入蒸汽室，蒸汽室內裝有提板式調節汽閥，油動機通過杠桿機構操縱提板(閘梁)決定調節閥開度，控制進入小汽機蒸汽流量[1]。而備用蒸汽由管道調節閥控制。管道調節閥的出口法蘭連接在速關閥上，備用蒸汽經管道調節閥調節后，相繼通過速關閥、調節閥、噴嘴進入調節級做功，此時調節閥全開，不起調節作用。

該公司小汽機啟動調試汽源為輔助蒸汽，輔助蒸汽母管壓力正常為0.8～1.0 MPa，溫度200～380℃。在2015年3月9日啟動過程中，投入自動模式，設定目標轉速800 r/min，當SSV全開而低壓調節閥未開，小汽機轉速急劇增至1 700 r/min。

由圖1可判斷出因小汽機調節閥不嚴，輔助蒸汽從閥門泄漏，汽機初始進汽量偏離了目標值，汽機轉子升速率偏大，汽流激振力增大，在啟動過程中轉子振動和汽機軸向位移異常增大，致使小汽機不能滿足正常啟動條件。在這種情況下如果為實現小汽機啟動，現場采用調節進汽SSV開度的方案對蒸汽量加以控制，而小汽機調節閥不嚴導致最嚴重的危害就是小汽機超速。小汽機作為給水泵的原動機，具有強大的動力矩，超速運轉致使轉子零件的應力將超出允許的數值，可能導致葉片甩脫、軸承損壞、轉子斷裂，甚至整個小汽機報廢。因此，小汽機超速是對人身安全和設備危害極大的惡性事故[2]。為貫徹執行《防止電力事故二十五項反措》要求，保證電力系統安全穩定經濟運行，閥門嚴密性試驗與閥門更換工作刻不容緩。

圖1 低壓調節閥閥座更換前速關閥、低壓調節閥開度與轉速曲線

2 閥座更換工藝介紹

對于閥座更換的工藝，通過文獻調研得到以下3種拆卸工藝。

(1)干冰對閥座進行冷凍收縮處理[3]。由于閥座金屬與母體金屬的膨脹系數不同，閥座元件冷凍后收縮程度大，使得閥座元件從母體脫出。然而，該方案需要將調節門整套拆除返廠處理，現有條件下現場無法進行冷拆除工藝，在較短工期內或搶修期間，上述方案滿足不了工期和質量的要求。

(2)液氮冷拆卸法。采用冷拆除的方案將閥座取出，原理上和使用干冰冷拆除工藝是一致的。

冷卻閥座元件到一定溫度，受液氮冷凍后其收縮程度比母體收縮程度大，使得閥座元件能夠從母體脫出。

(3)電加熱法。加熱法是過盈配合最常用的拆卸方法，其原理是通過交流電在母體金屬內部產生交變電渦流，電渦流由于金屬內電阻會發熱，用來加熱母體，增加母體與閥座的溫差，使閥座脫離母體。

上述拆除閥座工藝均存在工期較長、工序復雜和材質受溫度影響等一系列的問題，要實現現場更換閥座，需要研究和開發一種新型工具，能夠滿足快捷、實用、易操作的要求，從而減少工序和工作量，縮短工期，保證閥座的金屬材質不受安裝工藝影響。

3 專用工具介紹

工藝上創新離不開檢修工具的使用。該公司在小汽機調節閥閥座現場更換中，設計出一種新型實用工具，它包括車刀、垂直導向內套筒、外套筒、固定法蘭、手輪、鎖緊環等主要結構，如圖2所示，實質上該工具是一種便攜式可移動車床，車刀在電動頭的驅動下在閥座內部可以做旋轉運動，而車刀在水平方向上可伸縮， 調整車刀在水平方向上的進刀量。 外套筒通過鎖緊環固定在法蘭盤上，法蘭盤安裝在調節閥端蓋上， 作為車床的基礎， 導向內套與外套筒是通過螺紋連接，配合鍵約束內套筒旋轉，保證內外套筒之間只存在豎直方向相對位移，不發生相對旋轉運動。通過手輪旋轉螺紋，調整內外套之間的豎直方向相對位置，實現車刀在豎直方向上位移的調整。根據閥座的深度和閥座孔內徑尺寸，合理調整車刀的水平位置與深度，在電動頭驅動下實現車刀從上至下的螺旋運動，完成整個閥座車削過程。

圖2 專用工具結構

4 拆除閥座過程

使用前先將閥芯拆除，將閥孔用棉布封堵，防止在車削過程中掉入雜物。吊裝該工具并固定在調門端蓋上，法蘭盤依靠鎖緊環固定外套筒進入閥室的深入量，起到粗調車刀深度的作用。法蘭固定牢固，按照從上到下的車削工序，根據閥座的深度參數，逐步調整車刀深度，根據閥孔半徑，改變車刀水平方向的伸縮量，逐步增加車削半徑。車刀在水平和垂直方向上定位正確后，啟動電動頭，緩慢車削完成一個水平面上工作后，調整車刀深度和車削半徑，按上述方式繼續進行每個水平面上的工作。因為電機是定速的，電機帶動傳動軸驅動車刀旋轉要特別注意進刀量的大小，進刀量過大，所需轉矩過大使得電機轉速降低；進刀量過小，所需轉矩過小車削進度緩慢。通過測量調整，確定每次進刀量在3～4 mm比較合適。完成整個閥座車削后，拆卸該工具并用吸塵器將閥座清掃干凈保證閥室內無雜質，然后取出閥孔封堵。安裝新閥座時，用干冰冷凍收縮一段時間后裝入母體，結合面采用點焊將它最終定位。

本次檢修不采取傳統冷凍拆除的方案，保證了母材在冷處理過程中金屬晶相結構的穩定性和維修前后結構上的精度。啟動后，速關閥全開時，低壓調節閥緩慢打開，小汽機轉速穩步升至800 r/min，如圖3所示。滿足小汽機啟動條件，保證了機組順利啟動。

圖3 低壓調節閥閥座更換后速關閥、低壓調節閥開度與轉速曲線

5 結束語

檢修工藝上的創新驅動了檢修效率的不斷提高。采用這種新型閥座更換工藝，縮短了工期，整個拆除過程僅用2 d，而后期安裝新閥座使用1 d，整個閥門更換工期約5 d。上述檢修項目是結合電動門執行機構進行自主加工，巧妙地設計車削工具，提高物資利用率，保證修后質量和金屬材質。

[1]黃志彬,高海.國產超超臨界600 MW機組小汽輪機的特點及調試[J].東北電力技術,2009，30(8):25-28.

[2]鄭維東.淺談汽輪機超速事故[J].科技風,2010(7):233.

[3]楊長樂,魏宇明.洪江水電廠水輪機槳葉軸套更換施工工藝[J].水電站機電技術,2013(S1):64-67.

(本文責編：齊琳)

2016-08-09；

2016-12-15

TM 621

B

1674-1951(2017)01-0043-02

趙超(1989—)，男，江蘇徐州人，助理工程師，從事火力發電廠汽機檢修方面的工作(E-mail:zhaochao304@163.com)。