某廠330?MW汽輪機高壓調門通流改造后定位銷斷銷原因分析及解決措施

陳喜發

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.120

摘 要：某廠330 MW機組在通流改造后因檢修工藝問題發生兩次#2高壓調門定位銷斷銷事件。該文從調門的波動現象出發，通過深入分析各參數，認為調門為檢修工藝問題導致定位銷斷銷并經現場拆檢得到證實。先后采取搶修和改造兩種措施，最終消除了調門定位銷斷銷的故障，對處理同類型的異常和故障具有較好的參考價值。

關鍵詞：調門 定位銷 斷銷 參數分析 改造

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0120-03

某廠330 MW機組為東方汽輪機廠N330-16.7/537/537型（合缸）亞臨界一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽凝汽式機組。機組配汽方式采用調節配汽（全周進汽）：高壓部分4個調節閥根據控制系統的指令按相同的閥位開啟，對應于4組噴嘴同時進汽。機組于2007年5月投入，2014年5月1日至7月20日進行大修及綜合升級改造，2014年8月11日20：00完成機組大修后滿負荷168 h試運行，但分別在2014年9月23日和2015年1月17日發生兩次#2高調門卡澀銷子斷開事件。

1 事情經過

2014年9月23日7：50機組開始加負荷，AGC投入，指令252 MW，10：36#1、2高壓調速汽門開始波動（負荷指令），從55%擺動到85%，至11：04開始波動從55%至100%，運行人員10：50設壓力偏置，從-0.1MPa一直設至-0.5 MPa，11：14#1、2高壓調速汽門全開不擺動，11：22#1、2高壓調速汽門又開始擺動，11：31運行人員退出AGC，機主控退手動模式。12：39做調速汽門的全行程試驗，發現#2高壓調速汽門關不到位，連續做了兩次試驗，卡在19.2%（36 mm）。

2 事情原因分析

2014年9月23日機組在7：50開始加負荷，負荷加至260 MW后負荷指令在240 MW與260 MW之間波動，調門波動較平穩，10：36#1、2高壓調速汽門開始擺動，從表1可知10：17，機組負荷從260 MW下降至223 MW，此時可發現其調門的開度比8：57負荷238 MW的開度還大（40%上升至43，且負荷少15 MW），可判斷此時開始#2調門開始落座（實際情況是#2調門的門桿與其上部連接部件的銷子已斷，調門門芯在汽流的沖擊下旋轉帶動門桿轉退出與其上部連接，但不完全脫離仍然與上部連接，只不過是調門的門芯向下移動，即#2調門的實際開度不是反饋所顯示的值）。從表1可知，11：40的負荷222.3 MW，其調門的指令已是54%，比10：17的43%更嚴重，因此其擺動幅度更大。這是因為機組在協調方式運行，且負荷剛好在#1、2調門開度的上部，由于高調門的流量特性，其開度在60%～100%之間的流量特性曲線較陡，因此在此負荷下調門指令剛好是55%，此時若要加負荷，CCS根據調門流量特性曲線計算的負荷流量發指令開調門，由于該段的調門流量特性曲線較陡，加上#2調門已落座（調門按CCS指令開時其調門流量特性曲線已不在較陡的開度上），#2調門按CCS指令開調門，其開度所增加的流量與CCS計算出的流量不相符，比CCS計算的流量大，所以，此時開大調門，加負荷的速率一定大，CCS控制系統會產生超調，CCS控制系統超調后又會發指令關調門，基于#2調門開度與實際不相符，關調門后CCS控制系統還是會超調，CCS控制系統超調后又發開調門的指令，而且反復，就產生了上述#1、2高壓調速汽門的連續波動，從調門活動試驗的歷史趨勢圖（圖1）可知，當作#2調門活動時，#2調門從29%關至19%時（顯示值），其他3個調門開度沒有變化，此時可判斷#2調門有落座的可能。（實際上為：#2調門門桿與上部連接的定位銷子先斷，由于調門門芯的汽流沖擊產生旋轉，使#2調門的逐漸落座，#2調門落座后，負荷剛好在調門特性曲線較陡的開度上就會產生調門擺動（CCS協調方式下））。

事后在機組停運后由檢修人員拆開#2高調門及其操縱座后得到證實。拆開后發現門桿的止動銷子斷為三段，斷口呈錐形。門桿上的銷孔與十字套上的銷孔不對應，從十字套上的銷孔看不見門桿上的銷孔，說明門桿已經旋出，這樣就使門桿相對加長，使調門在實際是全關的情況下，開度指示仍處于一定開度的位置上。用手轉動調門門芯，使門桿與十字套分離，抽出門桿，發現門桿上的銷孔呈橢圓樣，說明門桿已能在汽流的作用左右轉動且已很長一段時間，與止動銷子錐形斷口相應（圖2）。

3 解決措施

（1）在第一次斷銷事件發生后，施工人員進行現場搶修，重新進行高調門的調整、安裝，但由于搶修過程中仍未能按施工規范要求將閥桿與調整墊塊頂緊，導致螺絲的預緊力很小，使定位銷承擔了部分閥桿垂直方向的剪切力。這導致在2015年1月17日再次發生#2調門卡澀銷子斷開事件。事件的參數和現象與第一次基本一致，在此不再表述。

機組在原因比較明確的情況下，做機組調門嚴密性試驗合格的情況下暫時采取強制#2高調門關閉，機組利用#1、3、4調門采用單閥方式運行。

（2）介于調門門桿與十字套之間的連接方式設計存在不足，門桿無獨立的螺母固定，門桿的固定完全依靠與調整墊塊的預緊力，而該預緊力圖紙無明確要求，需憑經驗調整預緊力，國內同類型機組已有多臺機組發生同類的斷銷情況，決定通過改造連接方式克服這種設計上的不足。改造后的結構設計為（圖3）：閥桿上端設計成一定角度的錐體，與錐形襯套配合為一體，用圓螺母牢固鎖緊后再加裝一帶槽鎖緊圓螺母將圓螺母鎖死，防止圓螺母可能發生的松脫。完成上述裝配工作后將錐襯套連同閥桿裝入十字頭并用6-M20六角圓柱螺釘聯接成一體。

此結構與原設計相比較，閥桿與十字頭無直接連接關系，原設計的拆卸弊病不可能在該結構上發生；拆卸、維修方便，只需拆除連接螺釘，便完成了十字頭與閥桿的分解工作。閥桿與襯套的分解，卸掉上端螺母后，便可取下襯套。對用戶檢修來講無任何后顧之憂。該設計結構巧妙利用內外錐面緊密配合的自鎖原理，有效地抑制了閥桿因汽流擾動所產生的不規則顫動，大大增強了調節閥工作的穩定性。

4 結語

汽輪機調門作為汽輪機進汽的調節機構，直接影響汽輪機的調節性和安全性能。特別是機組進行升級改造或者大修過程中容易發生檢修工藝引起的各種故障。該文從運行中調門的波動現象出發，通過深入分析各參數，分析出高壓調門故障的根本原因并經現場拆檢得到證實。先后采取搶修和改造兩種措施，機組利用停機調峰機會進行改造，最終消除了調門定位銷斷裂的故障。為掌握機組檢修工期主動性、改造方案設計和備品備件準備贏得了充足的時間，對處理同類型的異常和故障具有較好的參考價值。

參考文獻

[1] Q/MZN-103-103-2015，茂名臻能熱電有限公司330 MW級汽輪機運行規程[Z].

[2] 剪天聰，林中達.汽輪機控制系統的評述[M].北京：水利電力出版社，2005.

[3] 付忠廣.電廠汽輪機運行與事故處理[M].北京：中國電力出版社，2007.

[4] 王杭州.300 MW汽輪機電液調節系統故障分析與對策[J].華東電力，2002，17（6）：19-22.