汽輪機高壓調節汽閥閥桿彎曲故障分析

徐光成

（杭州汽輪機股份有限公司，浙江杭州 310022）

0 引言

某火力發電廠使用國內知名汽輪機廠家生廠的NK50/60型冷凝式汽輪機，用于驅動300 MW火電機組50%容量鍋爐給水泵。2臺給水泵并聯運行，配1臺主機。裝置中還配1臺30%容量的電機驅動給水泵作為備用。汽輪機控制采用電——液控制調節系統，功能是控制機組的轉數（功率），使其在規定范圍內運行[1]。調節系統采用與大機一樣的控制系統MEH（Micro Electro Hydraulic System，給水泵汽輪機控制系統）。分析高壓調節汽閥的開啟與關閉控制由低壓調門加杠桿控制改造成單獨油動機控制的過程中，高壓調門閥桿彎曲的原因。通過靜態試驗及相關分析，確定造成高壓調節汽閥閥桿彎曲的主要原因是油動機因阻尼作用未拉到上止點。高壓油進入油動機，油動機活塞桿上頂造成高壓調閥閥桿彎曲。

1 調節汽閥改造前后的控制結構

調節汽閥改造前高調門的開啟由低調門安裝的一套杠桿機構實現，低調門閥門開到一定開度帶動杠桿動作，杠桿聯動高調門閥桿一起動作完成高調閥門的打開與關閉。改造方案是去掉杠桿系統，增加一套與高壓調節汽閥相連的油動機及電液伺服閥等配套件。

改造后高調門由油動機替代原杠桿系統進行控制，與低調門的控制原理一致。改造后的高低調門控制系統如圖1所示，工作原理：油動機上裝有MOOG（穆格公司）電液伺服閥，它能將電氣輸入信號放大成大功率液壓能量輸出。MEH將閥位指令信號與來自油缸的LVDT（Linear Variable Differential Transformer，位移傳感器）閥位反饋信號比較后輸出電流信號到MOOG閥。MOOG閥將電信號轉換成液壓信號使得該閥的主閥移動，主閥移動的結果使系統傳遞動力的主回路接通，高壓抗燃油進入油動機油缸活塞的上腔或下腔，使活塞上下運動帶到調節汽閥的上升或下降，控制調節汽閥的開啟和關閉[2]。

圖1 改造后高低調門控制系統

2 故障現象及原因分析

（1）故障現象。改造完成后，對其中一臺鍋爐給水泵汽輪機進行靜態試驗時，高壓油進入油動機時，發現高壓調節汽閥桿有彎曲現象。現場對另一臺未進行靜態試驗的汽輪機進行相關檢查，油動機與調門重新進行拉空行程并進行連接，未發現異常。閥門有1.5 mm的空行程，理論上應該不會造成閥桿彎曲。測量2臺油動機的拉桿，其中有油壓進入的油動機拉桿長85 mm，而未進油油動機拉桿長78 mm。

（2）原因分析。在連接油動機與調門時，是在未進油的狀態下把油動機拉到上止點（油動機活塞桿拉不動為止），調節汽閥端預留了1.5 mm的空行程用于熱膨脹，以免造成漏氣和閥桿彎曲。分析調門與油動機連接的安裝過程，問題出在油動機在未進油狀態下，以為油動機拉桿已經拉到上止點，因油動機在接近上止區位置有一段阻尼區，用人力拉不動，實際油動機拉桿未拉到實際上止點。油壓進入時，油動機活塞杠上頂，因調節汽閥閥桿處是承受力最薄弱點，造成閥桿彎曲。

3 解決措施

為避免高壓調節汽閥閥桿受力彎曲，油動機活塞桿與調節汽閥通過連桿連接時必須滿足：油動機活塞桿必須在上死點位置時，高壓調節汽閥端連著關節軸承的螺柱在叉的中間部位（叉是連著下端閥桿的），即螺柱與叉的上下端都有間隙（間隙值≥1.5 mm），既通常所稱的閥門空行程，這時油動機外部刻度牌指示為0。上下都留間隙（空行程），避免油動機上升一定量（1.5 mm）的范圍之內導致閥桿受力彎曲，又留出了開機時受熱膨脹的間隙，避免油動機帶動閥桿導致汽閥微開啟而漏氣。

閥門空行程調整注意事項：①把調節汽閥的調門與油動機之間的連接桿松開，此時調節汽閥不受外力，調節汽閥應該處于關閉部位，此時可用銅棒輕輕敲打連著閥端的關節軸承來驗證調閥是否全關閉。②手動拉動調節汽閥的杠桿可看出螺柱在叉里面上下移動，在螺柱上標注出上下移動的限位點（即可測量出螺柱在叉里所能移動的總行程，總行程是否≥3 mm）。該行程即螺柱在叉里面的總空行程量，也可理解成調節汽閥閥桿總的膨脹量。標注出螺柱在叉里面總移動值所在的中間位置。③油動機的活塞上拉，拉到上止點位置，因活塞在油動機接近上下止點部位有一定量的阻尼區（該區域人力拉不動），此時油動機可通入油壓，用油壓的力量把活塞桿推到上止點位置，最終判斷活塞桿是否處于油動機的上止點位置，可查看油動機的尺寸，現場測量出活塞桿拉出油動機的行程與之對比。④把螺柱放置叉中間刻度線部位，調整油動機端與活塞桿相連的中間連接桿及關節軸承使之銷剛好能插入，鎖緊螺母鎖定。經過以上步驟油動機與調節汽閥連接完成。另一臺汽輪機按以上步驟重新進行油動機與調閥的連接并進行靜態試驗，閥桿未彎曲，問題得到解決。

4 結語

對某項目進行高壓調節汽閥控制系統技術改造時造成一臺汽輪機閥桿的彎曲，現場進行分析及試驗，造成閥桿彎曲主要原因是調門與油動機相連接時，在油動機未進油的情況下油動機活塞在接近上下止點，但有一段距離的阻尼區，人手拉力下無法拉動，以為已到止點位置，在油壓進入油動機的時候油動機活塞桿上頂造成調閥閥桿彎曲。