汽輪機調(diào)速汽門閥桿斷裂問題探究

黎強 蔡葵

摘要：發(fā)電廠設備運行工況是否良好直接對電廠的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟效益造成影響。為了實現(xiàn)電廠安全環(huán)保、提質增效的發(fā)展目標，提高電廠設備運行的安全性是十分重要的。本文圍繞汽輪機調(diào)速汽門閥桿容易斷裂的議題進行了探討，從引起汽輪機調(diào)速汽門閥桿斷裂的原因入手，提出了技術人員維修和防范的解決措施，供相關人士參考。

關鍵詞：發(fā)電廠、汽輪機設備維修、調(diào)速氣門閥桿故障

1引言

發(fā)電廠汽輪機運行過程中，因調(diào)速汽門閥桿斷裂而造成的故障在汽輪機故障中占據(jù)較大的比例，為了提高汽輪機運行安全可靠性，降低故障發(fā)生率，對汽輪機調(diào)速汽門閥桿斷裂的原因進行分析是十分必要的。本文結合自身經(jīng)驗，在分析上述原因的基礎上提出了有效的解決措施，旨在推動發(fā)電廠生產(chǎn)安全水平提升。

2汽輪機運行概況

汽輪機是發(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)中重要的運行設備，在某電廠日常運行過程中，工作人員觀察到汽輪機調(diào)速汽門閥桿和閥套間隙有不規(guī)則振動的雜音，經(jīng)過仔細查看后發(fā)現(xiàn)雜音產(chǎn)生的位置出現(xiàn)嚴重的漏氣現(xiàn)象，工作人員初步判斷該調(diào)速氣門閥桿可能斷裂，因斷裂而導致的調(diào)速汽門出現(xiàn)大幅度凸跳，所以產(chǎn)生了漏氣和不規(guī)則振動雜音。停機檢查后，工作人員發(fā)現(xiàn)調(diào)速汽門凸跳的行程較小，約6mm～11mm范圍，調(diào)速汽門閥桿套已經(jīng)磨損十分嚴重，磨損范圍超過3mm。

3汽輪機調(diào)速汽門閥桿斷裂的原因

造成調(diào)速汽門閥桿斷裂的原因主要與調(diào)速汽門閥桿的材質、閥腔汽室結構、汽輪機蒸汽管道設計以及閥座等方面因素有關。結合汽輪機調(diào)速汽門閥桿實際斷裂的現(xiàn)象和特征，工作人員進行了具體分析。調(diào)速汽門閥桿斷裂圖如下：

調(diào)速汽門閥桿斷口位于閥桿的根部絲扣位置，有多個臺階和一個撕裂嶺，具有多源裂紋擴展的臺階特征，觀察到斷裂出裂紋擴展的區(qū)域表面有銹蝕，判斷裂紋擴展緩慢，且經(jīng)歷了較長的時間。又觀察到閥桿斷裂區(qū)域較小不超過50%，說明閥桿斷裂的工作應力不大。根據(jù)上述觀察分析，工作人員初步判斷造成調(diào)速汽門閥桿斷裂的原因是低周疲勞斷裂。

對調(diào)速汽門閥桿斷裂情況進行機械性能檢測，具體包括硬度檢測、室溫抗拉強度試驗，檢測結果如下表所示。

調(diào)速汽門閥桿斷裂試樣的機械性能檢測結果表明：汽門閥桿的材質符合工藝材質要求，因此可判斷調(diào)速汽門閥桿斷裂與部件材料質量無關。

工作人員經(jīng)過上述分析，判斷調(diào)速汽門閥桿斷裂是由于閥桿的根部絲扣除存在較嚴重的應力集中，閥桿斷裂屬于低周期疲勞斷裂。

4汽輪機調(diào)速汽門閥桿防斷裂的改進措施

為了避免汽輪機調(diào)速汽門閥桿出現(xiàn)斷裂，工作人員從技術方面和管理方面進行了改進和優(yōu)化。

技術改進措施：①在汽輪機組參與電網(wǎng)調(diào)峰后，工作人員及時對調(diào)速汽門的重疊度進行調(diào)整，使其盡快適應機組的調(diào)峰需求，避免在調(diào)峰過程中因閥門開度過小而造成閥桿不規(guī)則振動。②針對汽輪機調(diào)速汽門閥桿與閥桿套間隙增大所導致的加劇閥桿不規(guī)則振動的問題，應對閥桿的應力集中位置進行改造，縮小閥桿和閥桿套之間間隙。③提高閥桿套材質性能，選擇具有更強抗疲勞性能的材料。④增加調(diào)速汽門閥桿根部螺扣直徑，降低閥桿應力集中度。⑤提高部件表面光滑度，避免閥桿汽封均壓槽處以及閥桿螺紋根部存在尖角，降低閥桿應力集中情況。⑥將調(diào)速汽門閥桿套改造成錐形結構，降低閥桿應力集中情況。⑦增加氣體穩(wěn)流濾網(wǎng)，降低蒸汽對閥桿的干擾。⑧在調(diào)速汽門閥體增加預啟閥，降低閥桿疲勞度。⑨對調(diào)速器門閥的汽流脈動情況進行特征分析和研究，密切監(jiān)測閥桿的振動狀態(tài)，避免出現(xiàn)強烈振動的情況。

管理優(yōu)化措施：①制定科學完善的檢修方案和檢修制度，對調(diào)速汽門的設備及部件進行材質性能和運行情況的定期檢查，針對其中容易出現(xiàn)的結垢、氧化、卡澀等情況采取妥善的措施，嚴格落實好設備的檢修制度。②進一步提升對汽輪機高溫設備及部件的監(jiān)測技術水平，通過完善的維修診斷檢測技術水平快速判斷設備故障類型和原因，及時作出科學的應對策略。③建立汽輪機設備運行維護數(shù)據(jù)庫，提高汽輪機設備檢修數(shù)據(jù)的開發(fā)和利用效率，實現(xiàn)對機組設備全生命周期的管理目標。

5結語

綜上所述，汽輪機調(diào)速汽門閥桿斷裂是電廠機組運行過程中常見的一類故障。本文對這一故障的成因進行了分析，在此基礎上提出了技術和管理兩方面的優(yōu)化策略，旨在不斷提升電場機組生產(chǎn)運行的安全性和可靠性，保障生產(chǎn)效益和發(fā)展目標的實現(xiàn)。

參考文獻

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