高壓主汽門卡澀故障分析與建議

劉新國，劉冰

（1.國電達(dá)州發(fā)電有限公司，四川達(dá)州，635066；2.達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川達(dá)州，635001）

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高壓主汽門卡澀故障分析與建議

劉新國1，劉冰2

（1.國電達(dá)州發(fā)電有限公司，四川達(dá)州，635066；2.達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川達(dá)州，635001）

文章針對國電達(dá)州發(fā)電有限公司300 MW機(jī)組1#主汽門在運(yùn)行中出現(xiàn)的卡澀問題，根據(jù)多方面調(diào)整試驗(yàn)，分析論證了主汽門卡澀的原因，并提出了解決辦法，收到了良好的效果，保證了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

主汽門，卡澀

1　高壓主汽門結(jié)構(gòu)特性介紹

國電達(dá)州發(fā)電有限公司2×300 MW汽輪機(jī)組采用東方電氣自動控制工程有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的高壓抗燃油數(shù)字電液控制系統(tǒng)，簡稱DEH系統(tǒng)，它可以和其他上位機(jī)取得聯(lián)絡(luò)實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、爐的協(xié)調(diào)控制。

本機(jī)有左右側(cè)2個高壓主汽閥，布置在高中壓缸前部，每個主汽閥配有2個主汽調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥與主汽閥成“▼”型排列，調(diào)節(jié)閥對應(yīng)于4組噴嘴閥組，汽流分別進(jìn)入高壓缸上下部。主汽閥和調(diào)節(jié)閥均設(shè)有預(yù)啟閥，在調(diào)節(jié)閥閥體與汽缸之間有一根較長的并按大半徑彎成的導(dǎo)汽管連接，旨在增加管道柔性，避免結(jié)合部分受到過大應(yīng)力。

2　卡澀情況介紹

2015年7月24日，32#機(jī)組停運(yùn)備用期間，熱控人員對32#機(jī)組DEH工作電源進(jìn)行檢查，對機(jī)組做掛打閘試驗(yàn)，由于在前一天進(jìn)行了多次的掛打閘試驗(yàn)均無異常，為此，熱控技術(shù)人員繼續(xù)進(jìn)行控制系統(tǒng)的相關(guān)試驗(yàn)，中午11時許，32#機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了當(dāng)日的第一次掛打閘試驗(yàn)正常，隨即再次進(jìn)行掛打閘試驗(yàn)，閥門開啟正常，再次打閘時發(fā)現(xiàn)1#高壓主汽閥門未關(guān)到位，反饋信號未發(fā)出，就地檢查發(fā)現(xiàn)該閥門未關(guān)閉（卡在約80%開度），試驗(yàn)人員再次進(jìn)行了掛打閘試驗(yàn)看能否利用沖擊將該閥門關(guān)閉，但依然未關(guān)閉，匯報(bào)設(shè)備部熱控分管主任、汽機(jī)分管主任和汽機(jī)檢修主管。

在試驗(yàn)人員介紹情況后，汽機(jī)專業(yè)人員針對該問題進(jìn)行了分析，一致同意先易后難開展工作，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行逐一排查，找出卡澀原因，以便針對性解決。以此，汽機(jī)專業(yè)人員匯同熱控人員到現(xiàn)場進(jìn)行了各種情況的開關(guān)試驗(yàn)。首先進(jìn)行再次掛打閘試驗(yàn)，機(jī)務(wù)人員就地觀察該閥門動作情況，發(fā)現(xiàn)卡澀情況無變化，再次采用停EH油泵方式，依然無法關(guān)閉；第三次采用將機(jī)組掛好閘后，關(guān)閉該閥門EH油進(jìn)油門，人為調(diào)整該主汽門卸荷閥卸去安全油壓，依然無法關(guān)閉，在試驗(yàn)中觀察油動機(jī)與閥門本體相連部位間隙情況，發(fā)現(xiàn)隨著掛閘和打閘的進(jìn)行，該間隙有擴(kuò)大和縮小的情況，以此判斷該閥門執(zhí)行器無卡澀，屬閥門門桿和閥套卡澀引起的。

主汽門和高壓調(diào)節(jié)汽門的卡澀均存在相同特性，雖然每次均略有不同，但是呈現(xiàn)出很大的共性，如卡澀發(fā)生后，汽門能順利地向上開啟，而不能自動關(guān)回，個別電廠卻能在外力作用下關(guān)回（如重慶恒泰電廠3#調(diào)門在彈簧支座上加千斤頂，在頂壓下能慢慢關(guān)回）；根據(jù)各電廠卡澀的情況來看，卡澀發(fā)生的開度愈高，自動關(guān)回所需的時間就越長，關(guān)回的可能性就越小。

3　卡澀原因分析

綜合起來，造成高壓主汽門卡澀產(chǎn)生的原因主要有：機(jī)械方面、運(yùn)行方面、控制方面。

3.1機(jī)械方面

高壓主汽門門桿與密封襯套間隙偏小；閥桿斜螺紋溝槽有毛刺；油動機(jī)與閥桿對中不好，不在同一條直線上；彈簧座及調(diào)門支架摩擦等都易造成高壓主汽門卡澀。其中，高壓主汽門門桿與密封襯套間隙偏小是主要原因。

主汽門門桿和密封襯套之間的間隙僅有0.26～0.33 mm，正常運(yùn)行中主汽門保持全開，主要通過高壓調(diào)門實(shí)現(xiàn)負(fù)荷加減。主汽門在出廠時，一般各部件均進(jìn)行了相應(yīng)的鈍化處理，當(dāng)檢修時，在主汽門組裝前，需對主汽門各滑動零部件用二硫化鉬進(jìn)行涂擦到有光澤，涂抹上的二硫化鉬在運(yùn)行中將會轉(zhuǎn)化為三硫化鉬。在門桿及密封襯套表面形成質(zhì)地堅(jiān)硬的三硫化鉬鈍化層保護(hù)膜，防止門桿及密封襯套產(chǎn)生的金屬進(jìn)一步氧化。另外，從理論上來說，金屬表面層的鈍化層在運(yùn)行中是一個不斷加厚的過程，實(shí)際上對主汽門門桿及密封襯套進(jìn)行二硫化鉬處理后，金屬本身的鈍化速度將會有所減慢，但仍然有增加的趨勢，實(shí)際過程中是主汽門門桿和密封襯套之間的間隙不斷減少，當(dāng)小到0.26 mm以下甚至更低時，在機(jī)組停運(yùn)后，因溫度由537±5°C降低至常溫，金屬發(fā)生冷態(tài)收縮，最后導(dǎo)致門桿和密封襯套緊密地套在了一起，形成主汽門卡澀。

3.2運(yùn)行方面

由于蒸汽品質(zhì)不良，在高溫高壓下閥桿及襯套的表面易生成氧化皮，造成閥門卡澀。長時間的高溫運(yùn)行，就進(jìn)入了閥門卡澀—結(jié)碳—卡澀的惡性循環(huán)，加劇了閥門卡澀和磨損，以致在閥桿和閥套上形成較大面積損傷，最終由于積碳量過大、過粘，閥套與閥桿發(fā)生抱死。

3.3控制方面

電液伺服閥滑閥卡澀，油動機(jī)回油逆止閥卡澀，油動機(jī)活塞桿與油動機(jī)連接塊以及與導(dǎo)向套卡死；電液伺服閥控制器不起作用。在開始檢修前，熱工及汽機(jī)專業(yè)人員對伺服閥、控制參數(shù)及熱工信號進(jìn)行了檢查，經(jīng)過幾次開啟調(diào)試，均未發(fā)現(xiàn)異常，卡澀現(xiàn)象和原來一樣，排除了油動機(jī)開關(guān)不到位的情況。

4　解決辦法

由于公司出現(xiàn)過高壓調(diào)節(jié)門卡澀的情況，利用機(jī)組停運(yùn)的機(jī)會進(jìn)行了檢修處理，但本次屬于高壓主汽門，該閥門在停機(jī)時是在彈簧力作用下進(jìn)行的，且彈簧力很大，在公司現(xiàn)場處理該故障工藝尚無法滿足要求，故將該閥門門桿和密封襯套一并撤出后返廠處理，在返廠后利用液壓機(jī)將該閥門門桿與密封襯套頂出后，檢查閥桿彎曲度和閥套磨損情況，在確認(rèn)滿足標(biāo)準(zhǔn)后將閥桿直徑研磨除去表面氧化皮，考慮間隙過大將增大閥桿漏汽，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，為此，研究將閥桿閥套間隙保持在0.26～0.33 mm，滿足機(jī)組正常運(yùn)行間隙。

5　防范措施

（1）定期做各主汽門、調(diào)門、逆止門活動試驗(yàn)。由于主汽門在機(jī)組正常運(yùn)行中不參與機(jī)組控制，一直處于全開位置，易造成閥桿與閥套間氧化皮的堆積，雖然機(jī)組正常運(yùn)行中進(jìn)行了主汽門活動試驗(yàn)，但由于活動范圍很小，不足以阻止氧化皮的堆積。而全行程試驗(yàn)可在一定程度上減少氧化皮的堆積，從而避免卡澀情況的發(fā)生，有利于預(yù)先發(fā)現(xiàn)主汽門是否卡澀。但全行程試驗(yàn)存在風(fēng)險（有電廠出現(xiàn)試驗(yàn)時主汽門卡澀影響機(jī)組運(yùn)行的情況發(fā)生），且1#主汽門為開關(guān)型，若全行程試驗(yàn)將對機(jī)組產(chǎn)生沖擊，為保證機(jī)組安全，建議將機(jī)組負(fù)荷降低到最低穩(wěn)燃負(fù)荷再進(jìn)行主汽門的全行程試驗(yàn)。

（2）定期進(jìn)行EH油質(zhì)分析化驗(yàn)，保持油質(zhì)合格，防止油中帶水或雜物造成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)腐蝕或卡澀。

（3）加強(qiáng)蒸汽品質(zhì)監(jiān)督，防止高、中壓主汽門及調(diào)門等門桿因蒸汽品質(zhì)差造成結(jié)垢卡澀。

（4）縮短機(jī)組高壓主汽門、調(diào)門的檢修周期。由于金屬部件與高溫蒸汽相接觸，氧化皮的產(chǎn)生是不可避免的，可通過檢修來除去部件表面上的氧化皮，檢修周期縮短的意義在于當(dāng)高溫氧化皮厚度還不足以造成閥門卡澀時就將其除去，從而避免卡澀事故的發(fā)生。

（5）采用抗高溫氧化能力更強(qiáng)的金屬取代主汽門上抗氧化性能較差的材料，或是在閥套與閥桿表面涂鍍一層抗高溫氧化能力更強(qiáng)的金屬來減緩氧化皮的產(chǎn)生速度，使一個大修周期內(nèi)氧化皮的生成厚度不足以造成閥門卡澀。

6　總結(jié)

從這起活動試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主汽門卡澀的重大缺陷到組織人員及時處理的過程來看，有以下幾個方面值得總結(jié)：第一，主汽門的定期活動試驗(yàn)是一項(xiàng)非常重要的工作，運(yùn)行人員必須嚴(yán)格按廠家運(yùn)行維護(hù)說明書的規(guī)定執(zhí)行。由于進(jìn)行主汽門活動試驗(yàn)時機(jī)組負(fù)荷必須要減至70%左右，這樣可能就會出現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷緊張時省電力調(diào)度中心難以安排試驗(yàn)負(fù)荷的情況，所以，運(yùn)行人員應(yīng)時刻與調(diào)度加強(qiáng)聯(lián)系，盡可能在短時間內(nèi)進(jìn)行該閥門活動試驗(yàn)，絕不能因負(fù)荷緊張延長試驗(yàn)周期。否則，若汽門卡澀又沒有及時發(fā)現(xiàn)，將是非常危險的。第二，機(jī)組在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)汽門卡澀時應(yīng)立即進(jìn)行處理，并根據(jù)機(jī)組的具體情況做足有關(guān)安全措施，防止在處理過程中，機(jī)組甩負(fù)荷可能引起的超速事故。第三，在處理汽門卡澀的過程中，運(yùn)行人員和檢修人員都必須高度重視，緊密配合。對調(diào)試系統(tǒng)設(shè)備的檢查或更換，必須在判斷準(zhǔn)確且系統(tǒng)完全隔離后方可進(jìn)行。

［1］曹勤.50 MW自動主汽閥自關(guān)原因分析：摘要［C］.第五屆汽輪機(jī)學(xué)術(shù)年會論文集.1996.

［2］300 MW汽輪機(jī)高壓抗燃油EH液壓控制系統(tǒng)說明書［Z］新華控制工程公司，2000.

［3］300 MW汽輪機(jī)本體安裝及維護(hù)說明書［Z］.東方汽輪機(jī)廠，2003.

Analysis and Suggestion of Jam Fault in High-pressure Main Steam Valve

Liu Xinguo1，Liu Bing2
（1.Guodian Dazhou Power Generation Co.，Ltd.，Sichuan Dazhou，635066；2.Dazhou Vocational and Technical College，Sichuan Dazhou，635001）

This paper aimes at the jam problem of Dazhou Power Co.，Ltd.，300 MW unit 1#main steam valve in operation.According to the adjusting test，the jam reason of main steam valve is analyzed，the solution and measure for prevention are put forward，the good effect has been received，the safe and economic operation of the unit is ensured.

main steam valve，jam

TK262

A

1674-9987（2016）03-0075-03

10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2016.03.017

劉新國（1971-），男，汽機(jī)管理工程師，主要從事電廠汽輪機(jī)管理工作。

劉冰（1970-），男，副教授，主要從事信息與自動化研究與教學(xué)工作。