600MW亞臨界機組高壓調節閥十字頭錐套連接螺栓脫落造成調節閥卡澀的原因分析及處理措施

周永強 郭鋒

摘? 要：陜西府谷電廠是開發建設陜北煤電基地向華北地區送電的重要項目，也是“西電東送”北線方案的重要組成部分。府谷電廠工程對于緩解東部地區能源資源、交通運輸、節能環保等壓力，提高能源安全保障能力，具有十分重要的作用，符合建設“煤電一體化”的能源政策，符合國家“西電東送”、“西部大開發”的發展戰略。同時建設本工程可充分發揮當地資源優勢，帶動地方經濟的發展，創造良好的經濟效益，因此，本電廠在設備的選擇和平時的作業上要求也甚是嚴格。而東方汽輪機廠生產的NZK600-16.7/538/538型汽輪機運行中發生高壓調節閥閥桿十字頭錐套連接螺栓松脫造成調門卡澀，對電廠的安全穩定和經濟運行造成影響，本文主要介紹該型號汽輪機高壓調節閥（圖號D600B-271000A）在運行中發生高壓調節閥閥桿十字頭錐套連接螺栓松脫造成調門卡澀的原因分析，處理改造方案及如何提高重要主機設備可靠性。

關鍵詞：汽輪機 高壓調節閥 螺栓 錐套 十字頭

1設備概況

府谷電廠汽輪機為亞臨界、中間再熱、單軸三缸四排汽、沖動凝汽式、直接空冷，型號：NZK600-16.7/538/538，設計額定功率為600MW，最大連續出力為640.8 MW。機組采用全電調控制的復合配汽方式，設有四個高壓調節閥，調節閥采用四閥系統，四只高壓調節汽閥嚴格按照預定的程序執行啟閉、升程關系。高壓調節閥的作用是當外界負荷改變時，及時調節進入汽輪機的蒸汽流量，使機組滿足外界負荷變化的需求，從而達到調頻的目的，當機組故障時能迅速切斷進入汽輪機的蒸汽，使汽輪機不發生超速。

按照高壓調節汽閥圖紙裝配要求，閥碟的實際工作行程為57.15±3（#1、#2、#4）因不便測量，改為測限位行程：76.59±3mm（#1、#2、#4）代替、預啟閥行程5mm;閥碟的實際工作行程為50.8±3（#3）因不便測量，改為測限位行程：86.25±3mm（#3）代替、預啟閥行程5mm。門桿與門桿套直徑間隙 0.37～0.42mm（#3），0.39～0.44mm（#1、#2、#4）。閥碟與套筒直徑間隙 0.38～0.43mm（#3），0.357～0.387mm（#1、#2、#4）。

2 故障發生

2020年01月10日01點13分機組負荷：467MW，運行人員發現#1機#1高調門指令：50%，反饋：52.7%，指令與反饋偏差大報警，立即匯報值長，聯系熱工檢修人員到位后，將#1高調門解除自動手動進行開關調門，調門開度在52.7%開度以上時指令與反饋跟蹤一致，開度在52.7%以下時反饋不跟隨指令，初步判斷為#1高調門發生卡澀。

2020年01月12日16：00汽機專業辦理工作票，將#1高調門操縱座拆除，發現閥桿與十字頭連接錐套螺栓5條脫落，掉落螺栓卡在十字頭與閥蓋之間，造成閥門卡澀無法關閉。

3原因分析

（1）螺栓緊固力矩不足。本文所述的高壓調節閥閥桿提升裝置結構為改進后設計（如圖一），閥桿上端設計成一定角度的錐體，與錐形襯套配合為一體，用圓螺母牢固鎖緊后再加裝一帶槽鎖緊圓螺母將圓螺母鎖死，防止圓螺母可能發生的松脫。完成上述裝配工作后將錐襯套連同閥桿裝入十字頭并用10條M18×80（GB5782G-86）內六角園柱螺釘連接成一體。

本次閥桿與十字頭連接錐套螺栓5條脫落，初步分析為螺栓未緊固到位。由于生產廠家沒有具體的螺栓緊固力矩標準，緊固螺栓力矩受檢修人員個人能力因素影響較大。

（2）螺栓止動墊片與螺栓孔徑配合不當。通過對現場松脫的螺栓進行檢查，發現螺栓止動墊片與螺栓孔徑偏差均在1mm以上，懷疑螺栓止動墊片不能起到很好的止動作用。

（3）螺栓材質性能偏低。閥桿與十字頭連接錐套螺栓材質為20Cr1Mo1VNbTiB，規格為M18×80。該螺栓材質的抗氧化性及持久、蠕變、松弛等性能較差，熱脆性較低，長期高溫條件下運行造成粗晶，沖擊性能降低，容易出現松弛或脆性斷裂。

4 處理措施

（1）更換新螺栓并對六角頭處采用點焊加固。本次更換全部10條螺栓，緊固后采取點焊加固的方式，防止其在運行中松脫，焊材選用NiCr-Fe3，每條螺栓對角點焊兩處。

（2）規范裝配工藝。將螺栓底孔進行清理，讓螺栓可以手工輕松旋到底，然后進行裝配，保證止口的合理間隙，并建議對該螺栓進行熱緊，緊固力矩450-597Nm之間。

5 注意事項及結束語

通過對600MW亞臨界機組高壓調節閥閥桿與十字頭連接錐套連接螺栓松脫的原因分析及處理措施我們總結了以下幾點注意事項：

（1）在日常設備管理中，嚴格執行定期工作標準并進行高調門活動試驗，屆時班組專責人及專工以上人員到崗到位，發現問題及時分析，早做處理。

（2）在電廠技術監督工作中，強化金屬監督，積極開展汽輪機重要螺栓，在長期高溫下運行時，壽命趨勢分析與專題研究。加強與電科院、主機廠家，同類型發電企業技術交流，充分借鑒先進經驗，切實發揮技術監督工作的超前指導作用。

（3）在機組檢修項目策劃中，對汽輪機設備中比較隱蔽的連接件進行梳理，修編檢修文件包、工序卡，對于涉及主、輔機設備重要連接件要進行逐一檢查，明確檢修工藝標準，合理設置驗收點，提高設備管理水平。

作者簡介：周永強，1975年3月出生，男，山西省忻州市河曲縣人，熱能與動力工程，本科。高級技師/工程師，目前從事汽輪機設備檢修和技術管理工作。