汽輪機運行中調速氣門的作用及故障分析

朱利強，寧 波

（陽春新鋼鐵有限責任公司，廣東陽春 529600）

0 引言

汽輪機是發電廠重要的發電驅動設備，需要完成發電系統中“蒸汽能→機械能”的轉換。汽輪機運行時，調速氣門起到了重要作用。其主要運行原理是利用杠桿結構，拉動調速器箱體內部密封部件控制氣體瞬時流量，進而保護和控制汽輪機的穩定運行和生產節奏。當主氣門打開后，滿足質量要求的蒸汽經過調速氣門后，再通過噴嘴噴入汽缸形成旋流狀推動轉子運行，完成從汽輪機到發電機的能量轉換。因此，汽輪機的調速氣門的日常維護保養需及時到位，以確保投入運行狀態正常，提高發電廠的發電效率，保護汽輪機穩定運行。

1 調速氣門故障時汽輪機的異常運行現象

1.1 汽輪機無法實現正常啟機

主要原因是汽輪機在啟機時需根據工藝條件進行暖管、暖機、沖轉及過臨界點和并網投入運行的一系列活動。汽輪機主氣門通常采用閘板閥，閥門打開后管道內蒸汽便高速流入汽機，無法實現精確的控制蒸汽流動節奏。在暖管階段調速氣門需全部關閉，使高溫蒸汽停滯在進入汽機前的蒸汽管道內，確保管道受熱均勻和充分受熱，保證管道內的蒸汽流動質量。暖機、沖轉和過臨界轉速時，調速氣門需根據汽缸溫度和機組的各部位運行參數控制進入汽輪機的蒸汽流量及缸體內的其他部件緩慢而均勻受熱、膨脹，形成密閉空間內的配合做功。

此時出現調速氣門故障后，無法準確控制蒸汽流動節奏，管道、缸體、轉子以及其他部件會出現受熱不均勻或受熱膨脹不一致，同時還可能有未達到溫度和質量要求的蒸汽沖入汽機，造成葉片沖刷。使轉子運行精度無法實現準確控制、缸體內汽流混亂、各部件受熱膨脹不一致無法準確配合，產生汽流激振、轉子振動等異常現象，使汽輪機連鎖停機、無法啟動。

1.2 汽輪機運行負荷波動

當汽輪機并網后穩定運行時，調速氣門需根據發電機的發電入網情況和蒸汽的流量控制汽輪機的運行負荷。當蒸汽流量穩定調速氣門故障無法正常調控時，汽輪機會產生在較高或較低負荷長時間運行無法調節，導致汽機長時間超負荷運行或低負荷運行，汽機的各部件產生不同程度磨損，嚴重時會產生轉子飛車，形成設備運行隱患。當蒸汽壓力或流量波動調速氣門故障無法調節時，汽機會受汽流影響，產生汽流激振形成設備故障，或者出現汽機負荷不斷波動帶動發電機負荷波動，進而影響電網波動形成電氣故障。當調速氣門出現調節不準時，會導致控制頻率混亂，調速裝置給定的氣門開度或大或小，使汽輪機的負荷無法正確控制，最終使發電機負荷產生波動、影響電網。

1.3 影響運行環境安全

調速氣門故障時會影響汽機的穩定運行效果，使部分運行參數異常，點檢員和操作人員會根據異常狀況進行現場故障排查，造成了人員工作環境安全隱患。若起機時調速氣門故障，可能會造成管道或缸體開裂等現象，導致蒸汽外漏，燙傷人員；若運行中調速氣門漏氣時，汽流高速通過漏氣部位，會形成刺耳的哨叫聲，損傷人的聽覺能力；如果停機時調速氣門故障，會導致缸體內不斷有蒸汽流入，無法實現汽輪機的正常停機、冷卻降溫，不僅影響檢修效果，還會造成人員檢修隱患。

2 針對調速系統故障的解決和預防措施

2.1 杠桿系統故障的預防和解決措施

調速氣門上方通常設有三角架和杠桿系統裝置，通過調節油缸拉動調速系統升降運動。三角架是油缸推動力的傳動部件，在日常運行和檢修時，需確保該部件要嚴禁受外力影響而變形，保持其受力的傳動和平衡分配。三角架下方的杠桿系統由拉桿、銅塊滑動部件和不銹鋼套組成。其中，銅滑塊和拉桿滑動系統需定期維護并注入高溫潤滑脂或鉛粉、四氯化鉬等潤滑劑，防止卡死或過度磨損。在拆卸維護銅滑塊和拉桿時，需注意保護好不銹鋼套，嚴禁產生變形，造成拉桿行程受限，進而影響調速氣門的開閉。

2.2 氣門系統故障的預防和解決措施

氣門系統由閥碟、閥座和扁擔梁等部件組成。其中，閥碟分不同的高度采用圓頭鎖緊螺母固定在扁擔梁上，閥座直接固定在下缸體上。因為該部件運行過程中需靈敏的調節汽機的負荷，并對密封要求較高，所以閥碟和閥座間采用線形密封，以提高運行精度。運行中，根據負荷變化情況調速系統調節閥碟的開閉數量和開度，要確保負荷和閥的開度匹配一致，避免汽流反做功，造成閥碟或閥座的磨損。

檢修時，要定期檢查閥碟、閥座的磨損情況，并核算調門的各項運動參數比例。

首先，檢查閥碟與閥座的配合密封情況和有無裂紋，采用涂紅丹粉的方法和著色探傷法，確保密封良好，密封線寬度要控制在3 mm 以內，若超出需及時調整（需采用自由落體法研磨技術）。

其次，檢查閥碟鎖緊螺母球頭是否轉動靈活，有無需扁擔梁卡阻現象。如果有卡阻現象，需要及時更換球頭螺母。

最后，檢查閥座是否開裂過松動。如果出現開裂或松動應及時修復，嚴禁完成松動后產生的機械磨損現象。

松動處理需采用高性能焊條焊接，焊接前需對閥座進行找平、找正，焊接后做好熱處理和保溫措施，謹防出現裂紋，影響密封效果。

3 結論

調速氣門故障是汽輪機運行中常見問題因素之一，對汽輪發電機組的運行危害較高。因此，需采用合理、科學的方法，有效控制汽輪發電機的運行條件和工況，避免或減小調門故障問題的出現。做好日常的檢修、維護工作，提高檢修綜合能力。當發現汽輪機組運行負荷波動等異常現象時，應有效判斷異常因素產生的原因，及時檢查汽輪機的調速系統，并根據檢查情況制定相應處理措施，提高汽輪發電機的運行使用壽命，創造高效生產率。