55MW汽輪機調速汽門卡澀原因的分析及防范措施

沙謙

摘 要：本文通過對本公司——黃陵礦業煤矸石發電有限公司55MW汽輪機調速系統組成、作用進行介紹，分析調速汽門卡澀的原因，提出了針對本廠汽輪機防止調速汽門卡澀的方法和防范措施。

關鍵詞：調速汽門;卡澀;高溫氧化皮

黃陵煤矸石發電公司二期兩臺汽輪機型號為N55-8.83/535，屬于高溫、高壓、單缸、沖動、凝汽式汽輪機。汽輪機調節系統采用HOLLiAS公司數字式低壓純電調DEH。EH部分有電液轉換器、濾油器、油動機等液壓部套組成，使計算機發出的電信號，能實現對調節閥油動機的位置控制，油動機帶動傳動齒條，齒條推動凸輪軸，凸輪控制調速汽門，調節蒸汽負荷與電負荷平衡。主蒸汽通過主汽閥后由四根導汽管分別通至四只調速汽門進入汽輪機，四只調速汽門控制對應的四組噴咀。在25%負荷下，四只調節閥的予啟閥全部開啟，使之全周進汽這樣可降低汽缸熱應力，超過25%負荷后，2、3、4號調節閥逐漸關閉，1號調節閥繼續打開，此后2、3、4號調節閥依次開啟。調速汽門是防止汽輪機超速的關鍵保護裝置，機組防超速也是通過調速汽門快速嚴密關閉來實現。調節汽門及配汽機構是調節系統的執行機構，受油動機控制，達到調節汽輪機進汽量的目的。由凸輪軸、軸承、凸輪、聯接裝置、彈簧傳動裝置、閥桿、閥蝶、滑套等部件組成。

調速汽門卡澀事件屢見不鮮，常見原因就是在閥桿和調速閥碟產生高溫氧化皮，使閥桿與閥桿套筒及調速閥碟與閥碟套筒動靜間隙消失造成卡澀。

1 故障經過

18年3月28日4#機停機時，負荷將至25MW時，負荷無法再降低，經檢查出現1#、2#調門仍在開啟狀態，聯系檢修人員敲擊調速汽門閥桿，1#調速汽門關閉，2#調門卡死仍然無法關閉，為了防止帶負荷打閘，造成機組超速，最終通過關閉4#機進汽手動隔離門，然后打閘動作自動主汽門停機。

2 原因分析

停機后安排檢修人員對4#機1#、2#調門進行解體檢查，發現調速汽門閥碟和閥碟套筒內有較厚鱗片狀金屬氧化皮（圖1、圖2），門桿上也有一層氧化皮;1#、2#調門門桿上局部氧化皮厚度為0.2mm，閥桿與套筒原有間隙為0.30-0.38mm，而閥碟上局部氧化皮厚度達0.4mm，閥蝶與閥套原有間隙為0.35-045mm，局部動靜間隙為0。隨后對3#4#號調門解體檢查，閥桿和閥碟上金屬氧化皮都厚度在0.2mm左右。由于本廠機組運行長期處于40MW負荷左右，1#2#調門閥碟長期處于全開狀態，基本不會上下活動，而3#4#調門處于未全開位置，負荷波動過程中，會使3#、4#調門閥碟處于上下活動狀態，減緩了金屬氧化皮的堆積。

本廠汽輪機進汽參數為8.83MPA、535℃，門桿材質為15CrMoV，調門閥碟和閥碟套筒材料為30Cr2MoV，高溫蒸汽與相接觸的金屬表面的鐵產生高溫氧化皮，由于調門閥碟對蒸汽有節流調節作用，它可能是加速氧化的重要原因，調門部套的氧化皮隨著時間的增加逐漸增厚，而大修中對該問題認識不足，只是去除閥桿上的氧化皮，并未對閥碟上的氧化皮進行徹底去除，致使調門閥碟金屬氧化皮逐年積累，最終導致調門卡澀。

3 處理及防范措施

處理：對閥碟和閥桿上的氧化皮，用金相砂紙很難去除，采用砂紙砂輪電動工具去除，使閥碟和閥碟套筒恢復原有間隙（圖3）。通過對閥桿和閥碟上的氧化皮進行徹底的清除，恢復部套動靜間歇，基本保證在一個大修周期內，不會出現卡澀。隨后對3#汽輪機調速汽門進行了解體檢查，同樣發現1#2#調門閥碟閥桿氧化皮較厚，調門部套動靜間歇變小，安排檢修人員對3#機所有調門部套內的氧化皮進行清理。

防范措施：a.氧化皮的生成與閥桿，閥碟材質有關系，可以考慮在閥碟閥桿表面增加抗氧化涂層，減緩氧化皮的生成。b.有條件的情況下，每周將兩臺機組負荷進行倒換，進行大負荷的加減操作，進行調門活動，有利于減少調門氧化皮的堆積，也能提前發現調門是否卡澀，提前做好相關措施，防止機組停機過程中出現超速事故。c.金屬部件與高溫蒸汽接觸，氧化皮的產生是不可避免的，通過縮短調速門檢修周期，每年一次的小修，抓緊時間對調門解體檢查，清理閥桿、閥碟等部位的氧化皮，使高溫產生的金屬氧化皮厚度不足以造成調速汽門卡澀，從而避免了調門卡澀事故的發生。d.每個機組大修周期到時，調速汽門檢修，要擴大去氧化皮部件的范圍，以前只是清除閥桿與閥桿套筒上的氧化皮，而現在則要求對閥碟在內的全部部套上的氧化皮進行徹底清理，防止其他部位的氧化皮脫落，進入調門部套動靜間隙中造成卡澀。

4 結論

本廠調門卡澀主要原因是調速汽門閥碟、閥桿金屬氧化皮堆積，造成閥碟與閥碟套筒，門桿與門桿套筒動靜間歇消失，造成調門卡澀。通過定期對調門進行活動和利用檢修時間對調速汽門部套相關部位徹底清除金屬氧化皮，是防止調門卡澀的主要措施。

參考文獻：

[1]黃陵礦業煤矸石發電有限公司55MW汽輪機運行規程.2016.

[2]朱庚玉.汽輪機主汽門卡澀原因分析及防范措施.熱力發電，2007.

[3]付忠廣.電廠汽輪機運行與事故處理.中國電力出版社，2007.