某核電汽輪機再熱主汽閥無法開啟分析與處理

柴 廣，余 浩，曹亮亮，許 準

（江蘇核電有限公司，江蘇連云港 222042）

0 引言

汽輪機是核電站最重要的主力設備之一，其作用在于以水蒸氣為工質，將熱能轉變為機械能的高速旋轉式原動機。針對運營中的既定HN1127-6.02 型汽輪機，該汽輪機由1 個高壓缸和3 個雙流式低壓缸組成，在低壓缸進氣口處設置有再熱主汽閥和再熱調節汽閥，當超速跳閘機械裝置動作時，如再熱調節汽閥關閉失敗，再熱主汽閥可以防止汽輪機超速。

1 故障現象

機組大修期間，某再熱主汽閥在汽輪機調速油系統靜態試驗過程中，該再熱主汽閥無法按照試驗要求正常開啟；汽輪機打閘后再次掛閘，該再熱主汽閥依然無法按照試驗要求正常開啟，調速油系統靜態試驗因此被迫中止。

2 設備結構

再熱主汽閥選用搖臂懸掛式蝶型閥結構，每個再熱主汽閥都由獨立的執行機構控制（圖1）。

圖1 再熱主汽閥

再熱主汽閥主要由閥板、閥桿、軸承、閥體等部件組成，其中閥板通過固定銷固定在閥桿上，閥桿經連桿與曲柄上部相連接，曲柄下部與執行機構的油動機活塞桿相連接。執行機構主要由油動機、進油模塊、試驗電磁閥、卸荷閥等部件組成，油動機選用開關型機構，卸荷閥設置在油動機進油模塊處。

當汽輪機掛閘時，高壓油進入試驗電磁閥和卸荷閥，危急遮斷油壓建立，卸荷閥關閉，油動機進油壓力建立，經油動機活塞桿推動曲柄向上運動，經連桿驅動閥桿帶動閥板旋轉開啟再熱主汽閥；當汽輪機打閘時，危急遮斷油泄壓，卸荷閥打開，油動機油缸內壓力油泄壓，油動機活塞桿在彈簧的作用下經曲柄驅動連桿帶動閥板旋轉關閉再熱主汽閥。

試驗電磁閥位于油動機上，該電磁閥將油缸工作腔與有壓回油管路相連接。當試驗電磁閥得電打開，危急遮斷油泄壓，卸荷閥打開，油動機油缸內壓力油泄壓，油動機活塞桿在彈簧的作用下經曲柄驅動連桿帶動閥板旋轉關閉再熱主汽閥；當試驗電磁閥失電關閉，危急遮斷油壓建立，卸荷閥關閉，油動機進油壓力建立，經油動機活塞桿推動曲柄向上運動，經連桿驅動閥桿帶動閥板旋轉開啟再熱主汽閥。

3 原因分析

3.1 再熱主汽閥卡澀

再熱主汽閥閥桿通過球軸承支撐在閥體中，閥桿與球軸承之間采用間隙配合。如在汽輪機冷啟動過程中，再熱蒸汽充滿再熱主汽閥前進氣管道，再熱蒸汽對閥板、閥桿、軸承、閥體等部件進行加熱，其中閥桿與軸承傳熱系數不同，閥桿與軸承熱變形量不同，如閥桿與球軸承之間冷態配合間隙過小，則有可能導致閥桿卡澀，繼而造成再熱主汽閥無法正常開啟。工程經驗表明，閥桿與球軸承之間配合間隙過小，甚至局部位置配合間隙消失是引起再熱主汽閥卡澀的主要原因之一。

再熱主汽閥選用搖臂懸掛式蝶型閥結構，如再熱蒸汽管道內存在較大異物，影響甚至阻礙閥板旋轉，則也可能引起再熱主汽閥卡澀，繼而造成再熱主汽閥無法正常開啟。

3.2 試驗電磁閥故障

油動機進回油管路中（圖2），試驗電磁閥通過節流孔與卸荷閥上腔的危急遮斷油相連接，當試驗電磁閥進行活動性試驗時，試驗電磁閥得電打開，油路C、A 接通，危急遮斷油泄壓，卸荷閥打開，油動機油缸內壓力油泄壓，油動機活塞桿在彈簧的作用下經曲柄驅動連桿帶動閥板旋轉關閉再熱主汽閥。如試驗電磁閥故障，試驗電磁閥失電后無法復位，則油路C、B 無法被接通，則危急遮斷油壓無法建立、卸荷閥無法關閉、油動機進油壓力無法建立，油動機活塞桿無法推動曲柄向上運動，連桿驅動閥桿無法帶動閥板旋轉開啟再熱主汽閥。

圖2 油動機進回油管路

3.3 節流口堵塞

油動機進回油管路中（圖2），危急遮斷油壓建立需依靠試驗電磁閥前的節流孔1、卸荷閥節流孔2 和節流孔3，如試驗電磁閥前的節流孔1、卸荷閥節流孔2 或節流孔3 發生堵塞，將會導致危急遮斷油油壓無法建立，卸荷閥無法關閉，繼而造成再熱主汽閥無法正常開啟。油動機進油需流經節流孔4，如節流孔4發生堵塞，則將會導致高壓油無法正常進入油動機，繼而造成再熱主汽閥無法正常開啟。

3.4 卸荷閥故障

在正常運行時，危急遮斷油壓用于克服卸荷閥（圖3）的彈簧力和油動機內高壓油對卸荷閥的液壓力，從而保證卸荷閥處于關閉狀態，如卸荷閥彈簧卡澀，則將導致卸荷閥無法關閉，油動機無法建立油壓，繼而造成再熱主汽閥無法正常開啟。卸荷閥前閥芯用于密封油動機進油，卸荷閥后閥芯用于密封危急遮斷油，如卸荷閥前閥芯或卸荷閥后閥芯密封面密封性不好，則將導致油動機無法建立油壓，繼而造成再熱主汽閥無法正常開啟。如果卸荷閥的閥板與護圈間隙不滿足設計文件間隙標準，將導致后閥芯與護圈發生擠壓現象，閥芯與護圈間隙變小，卸荷閥無法關閉到位，繼而造成油動機無法建立油壓，再熱主汽閥無法正常開啟。

4 故障排查

4.1 再熱主汽閥卡澀

汽輪機調速油系統靜態試驗期間，再熱主汽閥前進氣管道未充注再熱蒸汽，無再熱蒸汽對閥板、閥桿、軸承、閥體等部件進行加熱，閥桿與軸承不存在被加熱的可能性。同時查閱檢修記錄，在本次機組大修期間，未對該再熱主汽閥執行解體大修工作，再熱蒸汽管道不存在進入異物的可能性，因此可排除再熱主汽閥卡澀的可能性。

圖3 卸荷閥

4.2 電磁閥故障

從執行機構上拆下試驗電磁閥，檢查發現該試驗電磁閥靈活性良好，不存在卡澀等異常現象；更換并回裝新試驗電磁閥，汽輪機打閘后再次掛閘，該再熱主汽閥依然無法按照試驗要求正常開啟，因此可排除電磁閥故障的可能性。

4.3 節流孔堵塞

拆卸試驗電磁閥前的節流孔1、卸荷閥節流孔2 和節流孔3前后管線，對試驗電磁閥前的節流孔1、卸荷閥節流孔2 和節流孔3 進行檢查，檢查確認試驗電磁閥前的節流孔1、卸荷閥節流孔2 和節流孔3 暢通性良好，不存在堵塞現象，檢查確認油動機管線回油正常，故節流孔4 亦暢通性良好，不存在堵塞現象，因此可排除節流孔堵塞的可能性。

4.4 卸荷閥故障

從執行機構上拆下卸荷閥，并對卸荷閥進行解體檢查，檢查發現卸荷閥彈簧彈性良好、無卡澀等異常現象；檢查發現卸荷閥前閥芯和卸荷閥后閥芯密封面密封性良好，無磕碰、磨損等異常現象；復測閥芯與護圈間隙，發現閥芯與護圈間隙為0.7 mm，不滿足設計文件間隙標準的0.9～1.5 mm；進一步檢查發現彈簧座止動螺釘存在輕微松動現象。

當彈簧座止動螺釘存在輕微松動現象時，卸荷閥彈簧座將發生回旋現象，彈簧座回旋后與后閥芯相接觸，進而導致后閥芯與護圈發生擠壓現象；閥芯與護圈間隙變小，卸荷閥無法關閉到位，繼而造成油動機無法建立油壓，再熱主汽閥無法正常開啟。

5 故障處理

拆除彈簧座止動螺釘，按照設計文件間隙標準重新調整卸荷閥閥芯與護圈間隙；回裝彈簧座止動螺絲，擰緊并鉚死；復測卸荷閥閥芯與護圈間隙，檢查確認該間隙滿足設計文件間隙標準。汽輪機再次掛閘，該再熱主汽閥正常開啟，重復打閘掛閘3次，該再熱主汽閥均能正常開啟，故障現象消除。

6 結論

該型再熱主汽閥對卸荷閥裝配尺寸有嚴格要求，油動機解體大修后，回裝過程中需要密切關注卸荷閥的裝配尺寸，重點關注閥芯與護圈間隙。

鑒于在汽輪機打閘過程中，可能因再熱主汽閥振動等原因導致卸荷閥彈簧座止動螺釘松動，導致后閥芯與護圈發生擠壓現象；閥芯與護圈間隙變小，卸荷閥無法關閉到位，繼而造成油動機無法建立油壓，再熱主汽閥無法正常開啟，為避免汽輪機打閘因再熱主汽閥振動等原因導致卸荷閥彈簧座止動螺釘松動，因此可考慮將卸荷閥彈簧座止動螺釘鉚死。