電廠機組負荷擺動分析以及處理研究

趙韻奇

摘要：電廠機組負荷擺動會嚴重影響機組工作的穩(wěn)定性，進而影響電廠經濟效益。為有效防止電廠機組出現負荷擺動，文章以金竹山電廠#3機組為例進行了研究，描述了機組負荷擺動現象，分析了機組負荷擺動原因，研究了負荷擺動處理措施，以期為今后電廠機組負荷擺動的預防與處理提供參考。

關鍵詞：電廠機組；負荷擺動；故障原因；處理措施；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2016）30-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.069

1 現象描述

2013年5月，#3機在正常運行中其有功功率時常發(fā)生突變現象，主要現象是在其指令及主汽參數不變的情況下，幾秒鐘內負荷突變?yōu)?～40MW，其調節(jié)級壓力發(fā)生突變，#1高調門后壓力變化顯著，且調門后壓力早于功率突變。由于負荷指令未變化，實際負荷發(fā)生突變，經DEH指令調整調節(jié)調門開度，1～2小時可恢復穩(wěn)定，如2013年5月27日6時24分18秒，高調閥方式為順閥方式，有功為334.84MW，經4秒有功突然下降到314.79MW，主汽壓力、主汽溫度、高調門指令和反饋基本未變，而#1高調門后壓力卻下降了3.22MPa，其他高調門后壓力幾乎未變。2013年5月27日7時19分26秒又發(fā)生負荷突升8.35MW。2013年5月28日早班2時2分#3機組負荷突然從339MW下降至298MW，情況與上述負荷擺動現象類似，且AGC目標負荷指令未變。

2 機組負荷擺動原因分析

2.1 檢查情況

2013年5月29日下午18時#3機組調停備用，5月30～31日，對#3機4個高調門操縱座及油動機門桿的所有連接銷進行檢查，重點對#1高調門操縱座及油動機桿的所有連接銷、哈夫套進行檢查，未見異常。2013年6月3日早上，汽輪機調節(jié)級金屬溫度273℃、主汽閥閥殼外壁溫度116℃，即開始對#3機#1高調門進行解體；檢查發(fā)現#1號高調門閥桿與哈夫螺母的連接螺紋副磨損嚴重（門桿材質為2Cr12NiMo1W1V，門桿螺紋為美制標準螺紋，精紋2級，每英寸12牙，外徑27/8英寸；標注為W27/8-12UN-2A），螺紋副基本失效；防轉銷斷為6節(jié)。

2.2 原因分析

高調門閥桿與閥門操縱座操縱桿的連接方式為哈夫連接，哈夫螺母與閥桿為螺紋（27/8英寸）連接，高調門的啟閉主要靠該螺紋副受力，哈夫螺母與閥桿之間配裝一個Φ14防松的橫銷（防轉銷）。由于#1高調門的閥桿頂部與哈夫螺母的內頂面存在較大間隙（6月3日晚實測間隙為0.9mm），#1高調門在機組打閘快關時，由于該間隙的存在，操縱座的彈簧關閉力在閥碟關閉到位的瞬間，哈夫螺母與閥桿之間的連接螺紋副承受著很大的沖擊力。另外，在運行過程中，閥碟在汽流擾動作用下會產生振動，閥桿與哈夫螺母的連接螺紋副在交變應力作用下，內外螺紋反復擠壓、磨損，螺紋副配合間隙逐漸變大。加之本身設計為細牙螺紋，牙高較小，螺紋牙強度不高。2012年5月B級檢修后，經過長時間的運行，閥桿與哈夫螺母的連接螺紋副基本失效；Φ14防轉銷在高調門快關剪切力及運行中汽流擾動交變應力作用下斷裂。

由于#1號高調門閥桿與哈夫螺母連接螺紋副基本失效，防轉銷斷裂，導致#1高調門閥芯在汽流作用下有時能上、下突然少量移動，瞬時改變了#1噴嘴組的蒸汽流量，使得#3機組負荷突變；而閥位反饋是油動機行程的反饋，故閥門的開度反饋在負荷突變時沒有發(fā)生變化。

由于哈汽廠的圖紙及說明書上未標注該高調門閥桿頂部與哈夫螺母內頂面之間的間隙及配合要求，Φ14防轉銷是在出廠時即配裝好的，圖紙及說明書上未標注相關技術要求。當該螺紋副擰到底時，哈夫螺母與閥桿之間的防轉銷也將錯位，無法裝入防轉銷，屬制造廠的設計制造缺陷。加之專業(yè)人員自身經驗的局限，未能意識到該間隙的存在對螺紋副連接強度的影響，故以前檢修時未對該間隙進行測量、消除。

3 處理經過及措施

2013年6月3日中午約13∶00，發(fā)現#1高調門的閥桿與哈夫螺母連接螺紋副基本失效后，汽機點檢一邊去隨機備件庫中找尋備件，一邊和哈爾濱汽輪機廠聯系，以期取得技術支持和備件（當時還沒有得到#3機開機的消息）。下午在倉庫找到一根高調門閥桿，但沒有哈夫螺母備件。哈汽廠也沒有找到哈夫螺母現貨。

6月3日約16∶30，得到#3機組當晚將開機的消息后，設備部和檢修部汽機專業(yè)相關專業(yè)人員立即在現場召開了專題會，確定了采用銷連接替代螺紋連接的臨時處理方案。

隨后檢修部立即安排人員將#1高調門閥芯組件和哈夫螺母送修配車間鉆孔、配連接銷。將#1高調門閥桿與哈夫螺母的防轉銷重新配制，并在原防轉銷的下方加鉆2個Φ18mm通孔，配制2個橫銷，以3個橫銷替代原來的螺紋副連接。約6月4日凌晨0∶30，修配加工完成后，閥芯組件和哈夫螺母返回至現場。測量#1高調門閥桿頂部與哈夫螺母內頂面存在0.9mm間隙，配0.9mm不銹鋼墊片消除該間隙，以減少高調門快關時對3個連接銷的剪切沖擊力。高調門閥桿與哈夫螺母用銷連接裝配完后，將哈夫螺母與閥桿之間整圈用亞弧焊滿焊連接。

為防止其他高調門出現類似情況，在#1高調門在修配車間鉆孔、配銷的同時，對#2、#3、#4高調門的哈夫螺母與閥桿連接螺紋副、防轉銷進行了檢查，螺紋副和防轉銷完好。對閥桿頂部與哈夫螺母內頂面之間的間隙進行了測量：#2高調門為0.1mm，加0.1mm不銹鋼墊片消除間隙；#3高調門為0.03mm，因間隙小、時間緊而未加墊片；#4高調門為0.3mm，加0.3mm不銹鋼墊片消除間隙。以減小在閥碟關閉到位的瞬間，哈夫螺母與閥桿之間的連接螺紋副所承受的巨大沖擊力。

6月4日約6∶00，所有高調門和操縱座裝復完畢，配合熱控接線、調試。8∶26所有高調門調試完畢。8∶33#3機沖轉，9∶42并網。

本次檢修高調門與油動機行程（mm）記錄如下：

4 后續(xù)處理措施及防范措施

（1）準備好#3機高調門的閥桿、哈夫螺母、防轉銷等備件，有#3機停備消缺機會時更換#1高調門閥桿、哈夫螺母（須待汽缸和閥殼溫度降下來）；（2）對#3機高調門閥桿、哈夫螺母、哈夫套螺紋牙頂進行測量，檢查螺紋副配合情況，必要時對螺紋進行金相檢查，對銷進行硬度、超聲波檢查；（3）加強對汽輪機高主門、高調門、中調門、中主門高溫部份的連接件、銷進行金相檢查。操縱座及油動機連接銷進行宏觀檢查；（4）修訂檢修技術標準，增加#3機的高調門閥桿頂部與哈夫螺母內頂面間隙、哈夫螺母與哈夫套頂部間隙的測量與配作，接觸面檢查、油動機碰缸行程檢查等檢修內容；（5）專業(yè)技術人員加強學習，進一步提升自身的技術素養(yǎng)，提高對設備制造廠的設計、制造缺陷的發(fā)現能力；（6）加強技術資料整理、歸檔，及時修訂檢修技術標準，強化對高溫高壓的主汽門、調門的閥門行程、油動機碰缸行程、油動機行程的復查；（7）運行人員、點檢、熱控人員以及檢修人員應加強對運行設備的日常巡視工作，及時發(fā)現缺陷及時進行消除，將設備隱患消滅在萌芽狀態(tài)，并提高設備的可靠性。

參考文獻

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