關于汽輪機自動主汽門典型缺陷分析及處理

冷壯家

國電吉林熱電廠 吉林吉林 132021

國電吉林熱電廠8、9號機為2臺俄羅斯制造125MW機組，該機組型號為пт-90／125-130-2，汽輪機調節系統是由上海新華公司生產的DEH-Ⅲ型數字電液調節系統，每臺機組設置有1個自動主汽門，4個高壓調速汽門。自投入運行以來，我廠曾經發生過主汽門門座松動、機組打閘后主汽門關不到零位等典型缺陷，技術人員通過分析判斷，查找原因，準確成功地處理了缺陷，保證了機組的正常運行。

1 自動主汽門介紹

自動主汽門是汽輪機保護系統的主要部套，此門的特點是動作迅速，使汽輪機組在規定的時間內停下。汽輪機所有停機保護均是通過主汽門和調節汽門的關閉來實現的，如果調節汽門拒關或不嚴密，最終依靠關閉主汽門快速切斷汽輪機汽源，以防止汽輪機超速，保證機組的安全運行[1]。

пт-90／125-130-2型汽輪機主汽門型式為帶減壓閥的單座閥，其減壓閥亦稱預啟閥。主汽門設置在全開或全關位置上工作，其執行機構安裝于閥門彈簧操縱座上，它的油缸活塞桿與閥門活塞剛性連接在一起，因此，油缸活塞桿運動時帶動閥桿做相應的運動，油動機是單側進油的，打開主汽門靠油動機的推力，關閉主汽門靠彈簧力。

主汽門汽室部分結構如圖1所示，它是由主門芯3、減壓閥5等組成。門桿通過墊圈8以壓帽9將其固定在減壓閥上。減壓閥壓帽9上有兩個對稱的鍵以防止轉動。主閥球形頭是以絲扣和導向部分4相連接，在球形頭的圓周上對稱開有4個孔口，當減壓閥開啟時，蒸汽由此孔進入門后，給主門芯一向上的力，同時降低了門前后壓差，從而減小了閥門的提升力。主門芯導向部分4頂端開有幾個孔口，其目的是當減壓閥關閉時，保持有蒸汽向下的作用力。見圖1。

圖1 單座帶減壓閥式的自動主氣門1—主汽門外殼；2—擴壓門座；3—主門芯；4—導向部分；5—減壓線；6—門桿；7—銷釘；8—墊圈；9—壓根；10—蒸汽室蓋；11—鍵；

2 缺陷原因分析及處理

2.1 機組打閘后主汽門關不到零位

在汽輪機打閘過程中，我廠2臺125MW機組主汽門都出現過不能關到零位的現象，故障時主汽門先關下一部分然后停止，只能關到11mm的位置。針對這種狀況，檢修人員用銅棒順著門桿下關的方向進行適當力度的敲打，門桿下關效果不明顯，又經過多次掛閘、打閘試驗，現象沒有消除[2]。

2.2 原因分析

（1）液壓部分。液壓部套因油質不良引起卡澀、快速卸荷閥故障等均可引起主汽門關閉不到位，但打閘過程中油動機壓力回油管可見油流聲，說明下腔室高壓油均能迅速泄去，故可排除上述原因。（2）機械部分。動靜間隙不當：如間隙較小，熱態下由于膨脹、氧化層可能會使間隙消失，造成卡澀使主汽門關閉不到位，主要有下列間隙：門桿與其套筒的間隙，減壓閥與其套筒的間隙。油動機活塞桿及操縱座等機械連接件卡澀也可引起主汽門關閉不到位。

汽室部件表面結垢：運行中由于汽水品質不合格而使部件表面結垢，堵塞主汽門動靜間隙，造成卡澀使主汽門關閉不到位。

彈簧預緊力變化后不足：由于主汽門長期在高溫下工作，彈簧有可能產生銹蝕老化、裂紋等缺陷，使預緊力減小，當高壓油泄掉后主汽門不能迅速關到零位。

以我廠一臺125MW機組為例，在分解主汽門自動部分后，測量門桿行程，與上次檢修記錄進行比較，發現門芯全行程上次為128mm，目前為112mm，并且手動提升門桿時未能感覺出減壓閥的行程，減壓閥的行程為14 mm～16 mm，可以看出未關下的這部分長度正好等于減壓閥的可移動長度，由此判斷：動靜間隙不當或結垢引起減壓閥卡澀是造成主汽門關閉不到零位的主要原因。

2.3 處理情況

利用停機機會，對主汽門汽室部分進行了解體，將減壓閥從主門芯中拆出。拆卸過程中對導向部分與主門芯接合面處車削至螺紋空刀部分，消除螺紋緊力，此處加裝墊圈，材質為1Cr18Ni9Ti。拆卸導向部分后，解體檢查發現減壓閥導向凸肩處被氧化皮抱死，造成卡澀，對減壓閥導向凸肩外徑車削0．20mm，對導向部分內部氧化皮清理干凈，上部凸肩間隙：129．78—129．22=0．56mm；下部凸肩間隙：135．05—129．22=0．83mm，減壓閥活動自如，組裝后減壓閥行程為16 mm。復查門桿與套間隙、門桿彎曲度、門芯與護套間隙等合格后回裝，成功消除了主汽門動作卡澀的重大缺陷。

2.4 主汽門門座松動

在我廠一臺125MW機組大修過程中，用滲洗油的方法檢查主汽門門座與殼體松動情況，發現裝配處東側、西側皆有滲漏點，此缺陷將會影響主汽門的嚴密性，成為機組安全隱患。

原因分析：

（1）蒸汽參數突然變化及蒸汽經過主汽門的擴散作用力，促使門座發生松動；

（2）門座與殼體原有配合間隙不合格；

（3）在汽輪機啟動時，門座較外殼受熱快，其膨脹受到外殼的限制，被擠壓產生彈性變形。在高溫作用下，彈性變形逐漸變為塑性變形，結果導致門座松動。

2.5 處理情況

準備取門座專用工具，如圖2所示，測量制作起吊墊板，拆卸門座。用專用工具將主汽門門座拔出，拆卸后對主汽門門座及殼體裝配處進行測量，發現裝配處上部間隙為：430．90—429．11=1．79mm；下部間隙為：370．57-369．04=1．53mm，即原廠安裝主汽門門座及殼體裝配為間隙配合，密封依靠門座捻邊[3]。見圖2。

圖2 取閥座專用工具 1—外殼；2—門座；3—螺桿；4—由兩半組成的托盤；5、6、8—墊圈；7—墊板；9—旋緊螺母

制定主汽門門座回裝方案：到檔案館查取主汽門門座材質；對主汽門汽室殼體裝配處氧化皮清理干凈，這一點尤為重要，否則將會影響裝配效果；測量主汽門門座裝配處外徑、主汽門汽室殼體裝配處內徑，以汽室殼體裝配處內徑為基準，采用A507焊條冷焊法補焊工藝對主汽門門座裝配處補焊2 mm后車削，車削時要求相對門座中心線圓跳動不大于0．03 mm，車削后尺寸為汽室殼體裝配處內徑加0．25mm（緊力標準為0．20～0．30mm）。見圖3、圖4。

圖3 主汽門汽室殼體門座裝配處內徑

圖4 主汽門門座裝配處外徑尺寸

以主汽門汽室殼體門座裝配處內徑最小值（430．90）為基準，加0．25mm，制作安裝專用丁字尺，尺寸為431．15 mm。主汽門門座回裝時，用6個大號烤把對主汽門汽室殼體外部加熱；同時用二氧化碳對主汽門門座進行冷卻（備用2瓶二氧化碳），并用保溫蓋好。當專用丁字尺剛好能落入主汽門殼體裝配處時，將門座迅速回裝。回裝后滲洗油試驗不漏，機組啟機后主汽門嚴密性試驗合格，成功地消除了機組安全生產隱患。

3 結語

主汽門關閉延遲、卡澀的原因大多為動靜間隙不當引起，檢修中必須及時測量，及時處理，防止缺陷擴大。主汽門的定期活動試驗是一項非常重要的工作，運行中應定期進行該試驗，保證主汽門的靈活性，否則，若主汽門卡澀又沒有及時發現，將危及機組的安全。化學監督對汽水品質要嚴格把關，以利于盡量減少結垢。在檢修中應注意檢查主汽門門座松動情況，發現后及時處理，以防止發生重大事故，保證機組安全可靠運行。