300MW機組4號高壓調門門桿斷裂原因分析及處理

張永俊

摘要：公司于2008年陸續將2臺300MW機組投入商業運行，機組安全平穩運行，在2016-2017年機組運行中2臺機連續發生4號高壓調門斷裂甩負荷情況。針對300MW機組4號高壓調門門桿斷裂的原因進行分析、處理、探討。

關鍵詞：高壓調門；門桿斷裂

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.30.090

1前言

本汽輪機是由上海汽輪機廠制造的新型亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排氣、單軸、反動凝汽式汽輪機。型號：N300-16.67/537/537型，控制系統采用數字電液調節系統，操作簡便，運行安全可靠。DEH系統使用的是西屋公司的OVATION型集散控制系統， 提供單閥/順序閥切換功能。

2設備狀況

2.1高壓調門的工作原理及結構圖

高壓調節汽閥由油動機操縱，它的活塞桿與調節汽閥閥桿直接相連，垂直安裝，油動機活塞向上移動為開汽閥。油動機是單側作用的，液壓力提供開汽閥的動力，關汽閥依靠彈簧力。

2.2事故情況

2017年6月21日，8號機負荷135MW甩至98MW，機組調門由順序閥自動切換為單閥運行，就地檢查4號調門門桿從連接頭移除約100mm，在靠近連接頭下端處有門桿斷裂裂紋，4號調門退出運行。

3原因分析

（1）調門運行過程中受到油動機的彈簧的向下關閉作用力、油動機活塞的向上開啟力、主蒸汽的向上頂力、蝶閥重力等外力的作用下處于懸伸的不穩定狀態。這些不穩定力的長期作用之下對門桿產生交變應力引起門桿金相薄弱組織疲勞、擴散門桿的金屬力學性能集聚惡化最終引起金屬疲勞斷裂。

（2）高壓調門在全開時，單個高壓調門的相對流量指令大于高壓調門的最大開度，伺服閥處于帶電開啟狀態，油動機工作腔室的油壓達到最大，從而使高壓調門達到最大開度。高壓調門在全開時主閥芯上很大的開啟力，消除了主閥芯的氣流作用下的運動，避免了磨損，但增大了油動機連桿的載荷，連桿長期過載運行，造成斷裂。

通過上述表格、曲線，可以看出負荷200MW時，對應GV3、GV4調門開度100%，負荷135-180MW左右時，對應調門開度23.2%-45.6%.階躍比較大。

4處理方案

解體情況：

機組停運，對4號調門斷裂部分進行更換，檢修工藝標準要求：

（1）聯結頭和閥桿之間的接觸面需保證80%以上接觸，并按圖紙中的擰緊力矩擰緊閥桿后鉆配銷孔并安裝圓柱銷。此安裝要求保證了高調門在正常使用中，此處定位銷不受閥門開關時沖擊產生的巨大剪切力。

（2）將彈簧箱和彈簧座裝配到閥蓋上，驗證彈簧箱安裝面與孔壁面垂直度為0.12，鉆鉸配圓柱銷，此時不得沖鉚，拆下彈簧箱。

（3）將球面墊圈裝到彈簧座下，驗證球面墊圈75%以上的接觸面積。

（4）壓縮彈簧，外彈簧壓至規定長度，為防止在壓縮與放松彈簧時彈簧座翹起，三個壓縮彈簧工具要相等加載，用螺母之間的間隙來控制壓彈簧工具的行程。

（5）涂色檢查聯結頭和閥桿驗證有80%的最小接觸面積，擰緊閥桿，鉆鉸孔并沖鉚車圓柱銷。

（6）閥桿與套筒后座接觸后，驗證閥套凸肩與套筒之間的最小軸向間隙為3mm。

5防范措施

（1）大修周期更換調門門桿，防范事故隱患。

（2）嚴格按檢修規程工藝標準進行檢修、組裝、驗收。

（3）備好一套完整的高壓調門事故備品。

6總結

調門運行過程中受到油動機的彈簧的向下關閉作用力、油動機活塞的向上開啟力、主蒸汽的向上頂力、蝶閥重力等外力的作用下處于懸伸的不穩定狀態。這些不穩定力的長期作用之下對門桿產生交變應力引起門桿金相薄弱組織疲勞、擴散門桿的金屬力學性能集聚惡化最終引起金屬疲勞，連桿長期過載運行，造成斷裂，大修周期應及時更換調門門桿，嚴格按檢修規程工藝標準進行檢修、組裝、驗收，防范事故隱患。

參考文獻

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