汽輪機(jī)高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥閥殼更換項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

佛山市福能發(fā)電有限公司 李銘潼

1 引言

某燃?xì)獍l(fā)電廠汽輪機(jī)機(jī)組采用的是N60-5.6/0.56/527/255聯(lián)合循環(huán)雙壓凝汽式汽輪機(jī)，于2005年投產(chǎn)。該機(jī)組作為調(diào)峰機(jī)組，年均啟停次數(shù)約為150次，年均運(yùn)行小時(shí)數(shù)約為2100h。

進(jìn)入該汽輪機(jī)機(jī)組的高壓蒸汽由一個(gè)高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥控制，該閥門安裝在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)層8m平臺(tái)，位于汽輪機(jī)前軸承箱前的中心軸線上，呈臥式結(jié)構(gòu)（如圖1所示，箭頭方向?yàn)橹髡羝较颍ｅ仩t來(lái)的高壓蒸汽依次進(jìn)入主汽閥和調(diào)節(jié)閥，經(jīng)由兩根高壓導(dǎo)汽管進(jìn)入汽輪機(jī)的高壓缸內(nèi)。

在一次檢查中發(fā)現(xiàn)，7號(hào)汽輪機(jī)高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥的閥殼存在明顯裂紋，裂紋部位是在閥殼內(nèi)壁的蒸汽出口分流處（如圖2所示），經(jīng)探傷檢查和相關(guān)專家鑒定，判定該閥的安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較大，須盡快處理。由于裂紋補(bǔ)焊方案的實(shí)施難度較大，而且補(bǔ)焊后閥門的使用壽命也難以保證，因此從保障機(jī)組安全運(yùn)行的角度出發(fā)，該電廠隨后擇機(jī)對(duì)該閥實(shí)施了閥殼更換項(xiàng)目。

2 閥殼更換的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)

閥殼更換項(xiàng)目的最終效果直接影響機(jī)組的運(yùn)行安全性，因此應(yīng)事先考慮充分，采取可靠的技術(shù)措施、安全措施和質(zhì)量保證措施來(lái)確保閥門投運(yùn)后的使用性能和安全性。針對(duì)該項(xiàng)目所采取的各類措施和所考慮的技術(shù)細(xì)節(jié)，下文按項(xiàng)目的各階段進(jìn)行總結(jié)。

2.1 前期準(zhǔn)備

2.1.1 確定項(xiàng)目范圍

項(xiàng)目范圍主要是指閥門部件更換的范圍。除閥殼外，還需考慮其他部件是否一并更換，如閥芯、閥蓋、螺栓、蒸汽濾網(wǎng)等。如繼續(xù)使用原有的部件，需增加對(duì)這些部件的檢查項(xiàng)目，如原閥蓋與新閥殼的接觸檢查，且必要時(shí)需要對(duì)部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚?。在預(yù)算充足的情況下，為縮短項(xiàng)目工期以及避免后期可能出現(xiàn)的質(zhì)量糾紛，建議將閥蓋、螺栓全部更換為新件。

2.1.2 確定項(xiàng)目的總工期

當(dāng)項(xiàng)目的工作范圍確定后，即可確定項(xiàng)目的總工期。項(xiàng)目總工期需要考慮的主要因素包括閥殼的供貨周期（含運(yùn)輸耗時(shí)）、閥殼更換前的準(zhǔn)備工作耗時(shí)、閥殼更換施工工期、無(wú)損檢測(cè)耗時(shí)和閥門整體調(diào)試耗時(shí)等。

應(yīng)充分調(diào)研制造商的生產(chǎn)制造能力，盡量縮短閥殼的供貨周期。

在更換閥殼前的準(zhǔn)備工作時(shí)間內(nèi)，主要是落實(shí)正式施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，其中容易被忽略而且可能對(duì)總工期有較大影響的原因是，汽輪機(jī)停止盤車前等待的時(shí)間。因?yàn)闄C(jī)組檢修規(guī)程通常要求高壓內(nèi)缸金屬溫度低于150℃方可停止盤車系統(tǒng)，若汽輪機(jī)機(jī)組（尤其是調(diào)峰發(fā)電機(jī)組）在正式施工前尚有發(fā)電任務(wù)，那么正常情況下要等待一周的時(shí)間才能符合正常停止盤車系統(tǒng)的前提條件。若工期較為緊張，應(yīng)在正式施工前采取壓縮空氣強(qiáng)制冷卻等技術(shù)措施加快汽缸內(nèi)部的冷卻速度，從而縮短等待時(shí)間。

總而言之，需充分考慮以上種種因素，提前確定并申請(qǐng)足夠的檢修時(shí)間。

2.1.3 確定閥門制造的依據(jù)

閥門的制造需符合最新的國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定，應(yīng)包括（以該電廠的鑄造高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥為例）：GB/T 222-2006《鋼的成品化學(xué)成分允許偏差》；GB/T223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》；GB/T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》；GB/T 229-2020《金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》；GB/T 231.1-2018《金屬材料 布氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》；GB/T 6414-2017《鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量》；GB/T 15056-2017《鑄造表面粗糙度 評(píng)定方法》；DL/T 753-2015《汽輪機(jī)鑄鋼件補(bǔ)焊技術(shù)導(dǎo)則》等。另外，閥殼制造商也具備完整的質(zhì)量保證體系，閥殼制造也需要符合設(shè)計(jì)圖紙和企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)文件（通常比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的對(duì)應(yīng)規(guī)定更嚴(yán)格）的相關(guān)規(guī)定。

因此，在與閥殼制造商確定合同的技術(shù)條款時(shí)，需明確制造商所依據(jù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、設(shè)計(jì)圖紙及企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)文件，且確認(rèn)這些依據(jù)文件是否具備時(shí)效性和完整性，而所依據(jù)的設(shè)計(jì)圖紙和企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)文件應(yīng)及時(shí)、完整提供。

2.1.4 確定技術(shù)要求

在閥殼供貨合同中，對(duì)于閥殼制造的技術(shù)要求應(yīng)注意以下五點(diǎn)內(nèi)容。

一是確定閥殼的出廠合格證明文件清單，通常應(yīng)包括（以該電廠的鑄造高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥為例）：產(chǎn)品合格證、熔煉化學(xué)分析報(bào)告、熱處理報(bào)告、成品分析報(bào)告、機(jī)械性能試驗(yàn)報(bào)告、金相檢驗(yàn)報(bào)告、缺陷檢查報(bào)告、產(chǎn)品補(bǔ)焊記錄、產(chǎn)品焊接記錄（搭子、接管等）、探傷報(bào)告、尺寸檢查記錄、產(chǎn)品標(biāo)識(shí)報(bào)告、目視檢查報(bào)告，以及其他備件的相關(guān)技術(shù)資料和檢驗(yàn)資料等。

二是對(duì)比制造商提供的設(shè)計(jì)圖紙與原設(shè)計(jì)圖紙是否存在關(guān)鍵差異，如結(jié)構(gòu)尺寸，接管的部位和尺寸、熱工儀表接管的部位等。需與制造商確定和評(píng)估變更的設(shè)計(jì)內(nèi)容，如材質(zhì)等有無(wú)變更，結(jié)構(gòu)尺寸上有無(wú)變動(dòng)等。

另外，還應(yīng)注意新閥殼的接管長(zhǎng)度的問(wèn)題。因?yàn)榕f閥殼的拆除需要切開(kāi)相連接的蒸汽管道，而舊焊縫須按要求全部去除，導(dǎo)致主蒸汽管道縮短30～50mm，因此若按設(shè)計(jì)圖紙的接管長(zhǎng)度制造，則有可能導(dǎo)致新閥殼與原主蒸汽管道的焊接縫隙過(guò)大。為保證后期焊接時(shí)有足夠的處理余量，建議新閥殼的接管長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)圖的標(biāo)示長(zhǎng)度長(zhǎng)100mm，并且要求制造商在生產(chǎn)中，將該要求及時(shí)準(zhǔn)確地下達(dá)至各相關(guān)工序中，避免后續(xù)工序按設(shè)計(jì)圖紙加工后出現(xiàn)該問(wèn)題，如閥殼水壓試驗(yàn)合格后需切除接管上的堵板，應(yīng)在該工序的開(kāi)工前再次交代接管長(zhǎng)度的要求。

三是要清晰明確供方的供貨范圍，包括閥殼、閥蓋、閥桿密封蒸汽管接頭、各類螺栓等備件，也包括運(yùn)輸、施工、檢測(cè)、調(diào)試的工作量。如閥芯、閥蓋仍采用原件，同時(shí)要將原閥芯和閥蓋拆卸后運(yùn)送至制造商處進(jìn)行檢查加工，以確保良好的密封性能。

四是明確監(jiān)造要求，如監(jiān)造依據(jù)、監(jiān)造節(jié)點(diǎn)、工作流程、爭(zhēng)議處理辦法等。

五是明確項(xiàng)目竣工后的質(zhì)量保證責(zé)任規(guī)定，確定質(zhì)保范圍、質(zhì)保期、質(zhì)保金數(shù)額，以及爭(zhēng)議處理辦法等。

2.2 制造期

制造期的主要任務(wù)是進(jìn)度跟蹤，以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)造工作。需要及時(shí)進(jìn)行雙方溝通，了解當(dāng)前生產(chǎn)進(jìn)度，盡早確定監(jiān)造的時(shí)間、人員和方式。

該電廠采取的是見(jiàn)證點(diǎn)監(jiān)造的方式，其中需要特別重視的見(jiàn)證點(diǎn)有：一是原材料、半成品的各類理化檢驗(yàn)、力學(xué)性能試驗(yàn)、熱處理報(bào)告、無(wú)損檢測(cè)報(bào)告等過(guò)程資料的審查；二是鑄件的缺陷檢查及超標(biāo)缺陷的補(bǔ)焊處理；三是機(jī)加工尺寸檢查；四是閥門水壓試驗(yàn)。

表1為專業(yè)鑄造廠的核級(jí)鑄件監(jiān)造中出現(xiàn)的問(wèn)題統(tǒng)計(jì)表，可參考該表來(lái)改進(jìn)監(jiān)造計(jì)劃。

表1 鑄件監(jiān)造過(guò)程中各類問(wèn)題對(duì)比情況[1]

2.3 施工期

2.3.1 到貨后

到貨后，供需雙方應(yīng)共同在現(xiàn)場(chǎng)完成開(kāi)箱工作，這應(yīng)包括：一是依據(jù)到貨清單和合同規(guī)定的供貨范圍，共同對(duì)到貨的備件進(jìn)行清點(diǎn)，檢查備件的數(shù)量和型號(hào)規(guī)格，檢查有無(wú)缺漏件，進(jìn)行全面的目視檢查，檢查是否存在外觀缺陷。二是核對(duì)閥座尺寸及閥座安裝深度（影響閥行程）、搭子位置尺寸（影響閥殼標(biāo)高）、接管尺寸和位置，其中預(yù)留的接管長(zhǎng)度還需要與合同要求一致。三是除了實(shí)物檢查外，還需要對(duì)隨機(jī)資料的完整性進(jìn)行檢查，確保所提供的資料與合同要求的一致，記錄完整、翔實(shí)，試驗(yàn)結(jié)果符合合同規(guī)定。

供需雙方共同確認(rèn)無(wú)誤后，應(yīng)及時(shí)在到貨驗(yàn)收文件上簽名。

2.3.2 施工前準(zhǔn)備

施工的準(zhǔn)備工作應(yīng)從“人機(jī)料法環(huán)”五方面進(jìn)行考慮：一是核查施工單位的施工資質(zhì)，以及施工人員的資質(zhì)（尤其針對(duì)特種作業(yè)人員和特種設(shè)備作業(yè)人員），進(jìn)行作業(yè)相關(guān)的安全培訓(xùn)和作業(yè)前交底。二是確保橋式起重機(jī)、螺栓加熱器等關(guān)鍵設(shè)備的使用功能安全可靠。三是確保甲供材料物資齊全，如軸封蒸汽管的管材和管件等。四是審查施工方提交的施工方案，重點(diǎn)是閥殼的吊裝、管道的臨時(shí)固定措施、管道焊接、焊后熱處理和無(wú)損檢測(cè)方案。五是確保施工場(chǎng)地，以及施工用電和壓縮空氣安全可用。

其中，需要格外注意管道的臨時(shí)固定措施。在切開(kāi)閥殼的蒸汽進(jìn)出管道前，需要對(duì)這些管道進(jìn)行臨時(shí)固定，避免在自重影響下產(chǎn)生偏移。然后，在蒸汽進(jìn)出管道切口下方的三維方向上架設(shè)百分表，用于監(jiān)視管道的三維位移的變化量[2]，并記錄下可能受影響的彈簧支吊架的角度和彈簧伸長(zhǎng)量等數(shù)據(jù)，并在新閥殼與管道對(duì)口焊接時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，來(lái)判斷管道位置和受力情況有無(wú)發(fā)生明顯變化。

2.3.3 施工期間

施工流程為：拆除閥門保溫→脫開(kāi)閥門的EH油管→拆除閥門操縱座→解體閥門，拆除閥內(nèi)件→切開(kāi)舊閥殼與主蒸汽管、軸封蒸汽管的舊焊縫→將舊閥殼吊出→新閥殼就位→主蒸汽管、軸封蒸汽管與新閥殼的焊接、熱處理及無(wú)損檢測(cè)→閥內(nèi)件回裝→閥蓋安裝→閥門行程推拉試驗(yàn)→閥門操縱座復(fù)裝→連接EH油管→閥門保溫恢復(fù)→閥門調(diào)試。

其中需要注意的是：一是在解體閥門時(shí)需要及時(shí)將進(jìn)汽口及出汽口作臨時(shí)封堵，在切開(kāi)管道時(shí)也需要將管口作臨時(shí)封堵，避免雜物、工具不慎落入。二是在主蒸汽管與新閥殼對(duì)口時(shí)，檢查焊接間隙是否符合要求；檢查百分表的讀數(shù)變化量來(lái)評(píng)估管道的三維位移情況；檢查焊接前后的彈簧支吊架的角度和彈簧伸長(zhǎng)量有無(wú)明顯變化，來(lái)判斷管道的受力情況有無(wú)明顯變化。三是由于閥殼上的壓力取樣接管焊接需要充滿氬氣的環(huán)境下焊接，而焊接最后一道焊縫時(shí)，只能采取從閥殼內(nèi)部通入氬氣的措施，因此這部分焊接工作需在閥門封閉前完成，否則焊接質(zhì)量無(wú)法保證。四是在閥門隱蔽（安裝閥蓋）前，認(rèn)真檢查閥內(nèi)清潔度，且須用內(nèi)窺鏡對(duì)蒸汽管道的內(nèi)部清潔度進(jìn)行檢查，主要是檢查下方管道彎頭處是否存在異物。五是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，仔細(xì)驗(yàn)收閥門的行程推拉試驗(yàn)（閥蓋緊固后，用深度尺檢查閥門行程），要求閥門的預(yù)啟行程和總行程均在設(shè)計(jì)的合格范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)作詳細(xì)記錄，與后面的閥門靜態(tài)調(diào)試結(jié)果作對(duì)比。六是提前協(xié)調(diào)射線探傷的安排，避免因探傷工作安排不當(dāng)延誤項(xiàng)目進(jìn)度。射線探傷前須提前正式通知運(yùn)行當(dāng)值人員及其他可能受到影響的人員，并在探傷作業(yè)開(kāi)始前進(jìn)行徹底的人員清場(chǎng)工作。射線探傷期間須派人值守，以防有人誤入警戒區(qū)。射線探傷的底片需交由電廠相關(guān)部門保管。七是閥門調(diào)試通常由電廠運(yùn)行部門主導(dǎo)，其他部門及施工單位配合。調(diào)試工作包括閥門靜態(tài)調(diào)試和嚴(yán)密性試驗(yàn)，驗(yàn)證閥門的密封性能是否合格。

2.4 項(xiàng)目竣工

項(xiàng)目竣工后，應(yīng)及時(shí)保存竣工資料，涉及閥門保險(xiǎn)理賠的相關(guān)資料的需及時(shí)提供給相關(guān)部門。嚴(yán)密跟蹤閥門的運(yùn)行情況，出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)通知相關(guān)單位處理。

3 總結(jié)

對(duì)于調(diào)峰電廠而言，由于頻繁的機(jī)組啟停對(duì)高溫部件的熱疲勞損傷，汽輪機(jī)的主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥閥殼出現(xiàn)裂紋的可能性遠(yuǎn)高于非調(diào)峰電廠，尤其隨著啟停次數(shù)增多，投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)的調(diào)峰機(jī)組更容易出現(xiàn)此缺陷。因此，在出現(xiàn)類似故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)評(píng)估閥門的運(yùn)行安全性，作相應(yīng)處理。

若更換該閥門的閥殼，項(xiàng)目質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于閥殼的制造質(zhì)量、閥門裝配質(zhì)量和施工質(zhì)量。本文已從閥殼的制造、安裝的全過(guò)程進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可供同行在出現(xiàn)類似缺陷時(shí)作參考用。閥殼更換項(xiàng)目應(yīng)盡早進(jìn)行策劃，完善各處質(zhì)量控制細(xì)節(jié)，以確保項(xiàng)目高效、高質(zhì)量地推進(jìn)。