600MW汽輪機高壓調門閥座松動的原因分析、處理與防范措施

摘要：簡要介紹了600MW超臨界機組高壓調門閥座松動的原因，對現場更換高壓調閥閥座的進行了說明，提出了汽輪機組運行時防止閥座松動的措施。

關鍵詞：高壓調閥；閥座松動；鏜削；防范措施

0 引言

某電廠汽輪機組均采用某大型知名汽輪機有限公司引進技術生產的超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機，型號為N600-24.2/566/566。汽輪機的控制系統采用OVATION公司生產的電液調速系統，機組設置12個油動機，分別控制2個高壓主汽門，4個高壓調速汽門，2個中壓主汽門，4個中壓調速汽門。高壓調門用于調節進入汽輪機高壓缸的蒸汽流量，以適應機組負荷變化的需要，雖然調節汽門的嚴密性是不如主汽門，但在汽輪機打閘后用于快速切斷汽輪機進汽、停機的保護裝置，用壓力油控制快速關閉和開啟。其中，該電廠高壓調閥調節順序為1-2-3-4，即高調門用于調節汽輪機的進汽量。

1 高壓調閥結構簡介

某電廠高壓調閥為為單座提升式閥，每個閥碟由閥碟螺母和閥套兩件制成，以使與閥桿成撓性連接。調節閥是由軸向彈簧關閉和軸向油動機開啟。調節閥設計關閉時間是0.2s。調節閥的閥座鑲嵌在閥殼底部凹槽上，兩個調節閥閥蓋用墊片和螺栓連接到調節閥閥殼頂部。調節閥閥蓋和調節閥閥殼體接合面是用預應力這些螺栓來密封。

2 原因分析

閥座松動的根本原因是主蒸汽溫度持續快速下降閥座收縮，閥殼與閥座出現間隙，導致閥座松動，閥座在蒸汽流的作用下產生高頻振動，閥殼與閥座由于高頻振動而產生磨損，閥殼與閥座間的摩擦力下降，因為高壓調閥在正常運行時頻繁動作，閥殼與閥座磨損后不能保證設計的過盈量，當摩擦力小于蒸汽力時，即使在正常運行條件下閥座也會產生振動，閥殼與閥座繼續磨損，閥殼與閥座產生更大間隙，最后導致閥座松動，閥座與閥殼分離，調節閥的壓力損失增大，致使主調閥效率降低。某公司在08年底#1機大修時檢查閥座松動，對其割除返廠處理，當時處理工藝為將過盈間隙由0.22mm放大到0.28mm，對閥座邊緣焊接固定，同時該汽輪機有限公司為防止高調門閥座松動，于09年底起使用新型閥座：閥座材質由10325PJ變更為X10CrMoVNb9-1；閥座結合處長度增加30mm；閥座配合緊力由0.21mm增大至0.30mm。閥座二次松動原因為汽輪機廠對技術引進后，在安裝工藝滿足不了機組工況頻繁變化的要求，在機組啟停及變工況過程中，閥座在受熱狀態下擴散器過盈量減少導致松動。

3 處理過程

考慮到該電廠高調門已經割除一次，如果再次割除返廠對主蒸汽管道的強度和長度會有較大的影響，本次對高調閥閥座進行現場更換。首先采用鉆削方案將銷子拔出，然后制作專用工具用千斤頂將舊閥座呈向上拉的方式。在舊閥座底部加裝密封板，注入液氮將其快速冷卻，消除過盈量后將閥座拔出；用鏜削機將高調閥基孔按照新型閥座尺寸加工至橢圓度、錐度、粗糙度合格。新閥座在液氮中緩冷后浸泡50min，快速將新閥座放入閥坑基孔內。工裝壓板壓緊至閥座恢復常溫，加工銷孔、檢驗密封線，縫焊螺塞。最后檢查管道無異物。處理過程中，為防止高調門與主汽門進汽口處異物掉入，汽道內需封堵。

3.1拆卸高調門原閥座定位銷

（1）拆卸掉原定位銷口處封堵螺塞，將原定位銷口M8螺孔擴孔為M16螺孔，千斤頂與定制拔銷器，雙方配合一起向外拉出定位銷。

3.2拆卸調閥舊閥座

（1）根據舊閥座尺寸使用定制工裝，用千斤頂使舊閥處于一種一直向上拉得態勢，舊閥座內注入液化氮，使其快速冷卻，消除過盈量，將舊閥座拔出，通過主汽閥口位將舊閥座取出。

（3）舊閥座取出后，宏觀檢查閥殼基孔，氧化，拉毛，粗糙度等情況，用專用砂輪機打磨清理，用內徑百分表測繪出原閥座基孔的內徑原始尺寸，分段測準并做好記錄。

3.3配合尺寸測量及修復

（1）高調門基孔需加深30mm，首先測準原深度尺寸，計算出加工后深度尺寸，并做好記錄。

（2）用鏜削機鏜掉需加工掉部位，橫向進刀，縱向切屑，不允許損害原基孔，加工深度達30mm。

（3）重新安裝好定制鏜削機，儀表監控，百分表按基孔內徑找正，保證整圓在0.05mm之內，并做好記錄。

（4）根據基孔修復后尺寸，用備好的鑄鐵工藝閥座，其外徑與閥座配合孔內徑間隙在0.10—0.15mm之間，固定在安裝好的工裝上，進行修研及試裝。

（5）根據基孔修復后尺寸，確定新閥座外徑尺寸，進行車磨加工，確保過盈量達到0.26mm。

3.4檢查密封線

用根據閥碟形線研制的工藝閥碟涂紅丹粉進行密封線接觸檢查，如發現閥座結合面有斷線現象，需對閥口研磨。

4.防范措施

（1）機組啟動過程中必須進行充分暖機，尤其是高主門與高調門閥切換之前，必須確保左右主蒸汽閥門蒸汽室溫度大于閥前壓力壓飽和溫度20℃以上，方可進行閥切換，防止閥切換時因蒸汽溫度低造成蒸汽帶水導致閥座迅速收縮。

（2）如果進行滑參數停機，主蒸汽溫度必須有56℃以上的過熱度，滑參數停機過程中，嚴格控制減負荷速率、主汽壓力下降速率和主汽溫度下降率，嚴禁蒸汽溫度的反復升降造成閥殼與閥座的頻繁摩擦。

（3）定期進行各主汽門、調門的活動性試驗，確保各主汽門、調門開關靈活，嚴密性合格，防止機組停運后汽門不嚴造成冷水冷汽進入閥門室。

（4）機組大小修嚴禁過早拆除汽門及連接管道的保溫，防止汽門室溫度的快速下降。

參考文獻：

[1]石淑蓮 賈澤.超超臨界汽輪機主汽調節聯合閥閥殼與閥座瞬態過盈接觸分析[J].汽輪機技術，2011，（2）.