汽機高壓自動主汽門及調門內漏分析與對策

浙江浙能金華燃機發電有限責任公司 閆鳳平 楊相杰

某機組#6機采用的是上海汽輪機廠生產的LZN55-5.6/0.65型汽輪機，圖號為165.30.41BM。雙壓、單軸、單缸、沖動、凝汽式汽輪機，額定功率55MW，額定轉速3000r/min，轉向從汽機向發電機方向看為順時針方向，級數19級，新蒸汽（高壓主汽閥前）6.1MPa/530℃，額定新汽流量180.8t/h[1]。

本機組有2只高壓自動主汽門分別與高壓調節汽閥組成一組，主汽門采用的是翻板式，通過液壓及彈簧實現閥門開、關操作，自動主汽門軸端漏汽通過件2進行密封，其結構如圖1所示。主要由閥殼、閥蓋、密封環、密封閥套、閥碟、閥桿、液壓執行機構、轉動軸等組成。

圖1 高壓自動主汽門結構圖

本機組有2只高壓調門，提升式，裝在主汽門之后，高壓缸兩側。其結構如圖2所示，主要由閥殼、閥蓋、閥桿、閥桿套、閥碟、支架、油動機、彈簧座架等組成。

圖2 高壓調門結構圖

1 現象描述

機組在開機時，達到沖轉參數前，盤車退出。此外，高壓主汽門、調門嚴密性試驗不合格。

2 故障分析

高壓主汽門、調門密封不嚴密，閥門內漏。在2021年申報技改項目時，相關單位及技術研究院的建議，對高壓主汽調門重點修復，其為提升式。對于主汽門的固有特點，做到頻繁啟動依然嚴密很難實現。結合計劃性檢修處理高壓主汽門、調門內漏，對高壓主汽門、調門解體檢修[2]。

3 處理措施

在開展計劃性檢修中，對高壓主汽門、調門解體檢修。解體情況如下。

一是左側高壓主汽門解體后閥芯與閥座密封面無壓痕，如圖3所示。

圖3 解體后左側高壓主汽門閥芯與閥座示意圖

二是右側高壓主汽門解體后閥芯密封線不連續，如圖4所示。

圖4 解體后右側高壓主汽門閥芯與閥座示意圖

三是左側高壓調門解體后閥芯與閥座密封線靠上部邊緣，如圖5所示。

圖5 解體后左側高壓調門閥芯與閥座示意圖

四是右側高壓調門解體后閥芯與閥座接觸密封線閥座有凹點，如圖6所示。

圖6 解體后右側高壓調門閥芯與閥座示意圖

五是左側高壓調門閥桿總行程數據是77mm，標準值76mm。彈簧修前數據為512mm，標準值513±5。

六是右側高壓調門閥桿總行程數據是77mm，標準值76mm。彈簧修前數據為513mm，標準值513±5。

七是左、右兩側高壓主汽門解體后閥桿與閥套修前間隙，見表1。

表1 解體后高壓主汽門修前閥桿與發套間隙數值

其中，1、3、5間隙要求為0.25～0.36；2、4間隙要求為0.05～0.13。

八是左、右兩側高壓主汽門彎曲度測量值：左側為靠閥桿位置為0.10，右側0.05。

九是左、右兩側高壓調門解體后閥桿與閥套修前間隙，見表2。

表2 解體后高壓調門修前閥桿與發套間隙數值

其中，1、2、3間隙要求為0.25～0.33；4間隙為0.50～0.60；左側4間隙偏大0.06。

十是解體檢查發現左、右高壓調門密封環配置只有一道密封，如圖7所示。

圖7 左、右高壓調門密封環示意圖

解體分析及處理措施：一是高壓主汽門內漏原因及對策。左側主汽門的閥芯與閥座無壓痕、右側高壓主汽門閥芯與閥座的接觸面不嚴密，閥座有輕微的變形，主要是翻板式主汽門運行時存在軸向推力，閥門多次開關動作后，閥芯搖臂軸軸向球形墊圈磨損，搖臂軸凸肩和球形墊圈之間摩擦阻力增大，搖臂軸向間隙增大，閥芯與閥座發生偏移。對閥芯密封面研磨，閥座由于位置限制手工修復密封面，紅丹壓線驗收合格[3]。

閥門關閉位置時各安裝間隙在合格范圍，軸向間隙和鍵槽均要按標準安裝。左側閥桿更換新件，右側球形墊圈平面有磨損更換新件。

彈簧自由狀態和壓緊狀態的間隙正常514mm，按圖紙要求復裝。內彈簧：彈簧常數59.2N/mm，最大工作負荷13320N，最小工作負荷4322N；外彈簧：彈簧常數105.7N/mm，最大工作負荷24095N，最小工作負荷8032N。

油動機的行程152mm，在合格范圍，復裝時要按圖紙要求調整到位。

閥門設計的缺陷，翻板結構不適合頻繁的開關，搖臂兩側間隙1.4mm～1.63mm容易偏位。

二是高壓主汽調門內漏原因及對策。閥芯與閥座密封接觸面不嚴密，有斷線，閥芯有吹蝕痕跡，制作專用工具對閥芯、閥座密封面研磨，紅丹壓線驗收合格。上部彈簧壓緊在513mm±5mm范圍內，考慮調整一些緊力，按508mm復裝。內彈簧：彈簧常數113.3N/mm，最大工作負荷25832N，最小工作負荷17222N；外彈簧：彈簧常數231.9N/mm，最大工作負荷52294N，最小工作負荷34669N。

閥門總行程76mm，油動機富裕行程44mm，對油動機行程按圖紙復裝和調整。

閥芯密封僅一道活塞環設計，存在缺陷，從目視和尺寸測量，密封環接觸面存在多處斷點，機組頻繁啟停，高壓汽體從調門內襯套與閥芯體中間穿過活塞環，通過12個平衡孔進入汽機，調門關閉不嚴密，本次按規定裝復工作[4]。

4 修后試驗

根據DLT 711《汽輪機調節控制系統試驗導則》要求修后對#6機高壓主汽門、調門做嚴密性試驗，驗證主汽門、調門的嚴密性是否符合要求。

當N＜（P／P0）×1000r／min時，主汽門、調門嚴密性為合格；N為#6汽輪機穩定轉速，單位為r／min。P為試驗條件下的主蒸汽壓力，單位為MPa。P0為額定主蒸汽壓力，5.63MPa。

冷態沖轉前（掛閘前），#6機相關數據見表3。

表3 掛閘前汽輪機沖轉相關數據

根據表中得：此時主汽門嚴密不漏氣。

主汽門、調門嚴密性試驗。一是控制汽機主蒸汽壓力2.82 MPa以上，過熱度50℃以上，真空不小于86kPa穩定運行，#6機全速空載狀態；二是#6汽機打閘；三是控制主蒸汽參數穩定運行；四是當#6機轉速保持穩定不下降時，記錄#6機轉速、時間，見表4。

表4 打閘前后#6機轉速、時間記錄表

根據公式（2.99/5.63）×1000=531＞431，試驗合格，高壓主汽門、調門關閉嚴密不漏氣，符合標準。

5 結語

本次檢修嚴格按照檢修工藝要求開展檢修，檢修過程嚴格執行現場三級簽證驗收，復裝工作有序開展，有效解決了主汽門、調門內漏問題，避免了汽輪發電機組在突然甩負荷或緊急停機過程中轉速的快速飛升，避免不安全事件發生。