600MW机组高压调节阀门故障分析及处理

2016-08-22华能铜川照金电厂陕西铜川727100

山东工业技术 2016年16期

关键词：调节阀高调开度

孟刚（华能铜川照金电厂，陕西铜川 727100）

孟刚
（华能铜川照金电厂，陕西铜川 727100）

本文介绍了600MW机组高压调节阀门在运行中出现的问题，通过对某电厂发生的典型故障原因分析，并针对设备结构上设计不足之处，提供改进思路和方案，不仅提高了设备运行可靠性、而且结构简单，装配方便，为同类型机组在安全生产上提供了参考。

高压调节阀门；十字头；断裂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.217

0　引言

汽轮机的启动、停机和功率的变化是通过调节汽阀的开度大小进而改变蒸汽流量参数来实现的。所以，调节汽阀的稳定运行对汽轮机的安全稳定运行是至关重要的。在蒸汽节流阀特别是高压调节阀上不可避免地会有一些振动，而过大的振动将导致阀杆漏汽加大和十字头破裂，因此在汽轮机运行时应注意观察调节阀杆的振动。

1　设备特点

某电厂2×600MW汽轮机为东方汽轮机厂引进日本日立公司技术设计和制造，型号为NZK600-16.67/538/538，型式为亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。高压调节阀数量4个，联合调节开启方式，中压调节阀与中主阀为中压联合汽阀，数量2个，为液压开启，弹簧关闭，非定位套阀，内有旁通阀。

2　事件概况

2015年1月29日21：00 #2机组负荷约有40MW快速波动，DEH画面各高调门反馈波动，一次调频频繁动作，就地检查各高调门波动较大。21：25 解除AGC，协调模式下负荷仍有波动，解除CCS，投入机组BASE方式，观察负荷稳定、调门开度稳定。22：45机组负荷320MW，发现#1EH油泵电流涨至51.8A，高调门EH油滤网间歇发差压高报警；立即手启备用EH油泵，发现四个高调门大幅波动，立即解除四个高调门自动，锅炉等离子拉弧稳燃。就地检查机组振动正常，EH油系统，高、中压主汽门及其调门机械连接无异常。

盘面分析运行参数，#1高调门后压力较正常运行值偏低3MPa、#1、#2瓦瓦温较正常运行值降低5～9℃，初步判断#1高调门故障。00：00 开始全行程活动#1高调门。0：58手动缓慢关闭#1高调门至20%，就地不动；手动缓慢全开该门，再次关闭过程中卡在62.4%。活动该门期间，主汽压、四个高调门后压力及负荷基本无变化，判断#1高调门故障、无蒸汽通流。暂维持CV1手动，投入CV2、CV3、CV4自动，观察参数稳定，投入DEH的CCS遥控后CV2-CV4仍然波动幅度较大。02：00 通知热控退出DEH的一次调频后观察稳定，投入机组AGC方式，按照#1高调门占四个调门的喷嘴数占比，避免转子抬升幅度过高而引起机组振动大的事故，暂限负荷至400MW。

进一步查找高调阀门波动原因，30日00：00分，值长令：全行程活动#1高调门，手动缓慢关闭#1高调门，0：58关至20%后就地不动；手动缓慢全开该门，活动该门期间，主汽压、四个高调门后压力及负荷稳定无变化；30日白班，重新对#2机主机#1高调门做全行程活动试验，阀门开启反馈正常，关闭时卡涩在57%，试验过程中，主汽压、四个高调门后压力及负荷稳定无变化。综合两次阀门活动试验现象及#1高调阀阀后参数，初步判断#1高调门内部故障，门架及反馈装置动作，阀芯没有动作。

3　原因分析

3.1运行参数分析

表1　阀门故障前、后开度对照表

表2　阀门故障前、后开度对照表

对比以上参数发现，#1高调阀开度与阀后压力不对应且明显偏低，判断#1CV在关闭位，阀后压力为高压导汽管窜入蒸汽压力。

表3　阀门故障前、后温度对照表

如图1所示，因#1、#4高调门对应的喷嘴数为57个，#2、#3高调门对应的喷嘴数为35个，原阀序阀位开启顺序为#1CV-#3CV-#4CV-#2CV，同负荷下，当#1高调阀缓慢关小时，#3、#4、#2CV开度逐渐增大，并将转子整体抬升，#1、#2瓦轴承温度整体减低5～9℃。

图1　汽轮机调节级喷嘴组布置示意图

3.2设备结构分析

初步分析原因为#2机组#1高调门十字套螺纹止动失效或阀芯脱落，导致阀门关闭。2月3日，#2机组春节调停，2月11停运盘车后，#1高调门解体后发现#1高调门门杆防转销断裂，导致门杆螺纹从十字头中退出，经过多次敲打撞击，使得门杆与十字头螺纹损坏而报废。扩大对其余的3个高调门门杆防转销解体检查，并确认了其它3个高调门防转销与十字头完好；（1）#2机组#1高调门十字头螺纹止动失效。高调阀的操纵座中的十字头采用螺纹形式直接联接，实际安装存在大小不等的间隙，垫环的间隙若装配不当或漏装，极造成十字套与阀杆间的圆柱销在机组停机打闸调节阀快关及变负荷过程中承受冲击载荷，圆柱销承受很大的剪切应力而断裂，螺纹止动失效，阀杆在汽流的扰动下逐渐部分退出十字套，使得阀杆变长，使得调节阀关闭，而就地与集控室检查显示调节阀卡在某个阀位，调门仍存在一定开度的假象。在运行中会造成阀门实际开度与指令不符，引起负荷波动。东方600MW以上的大容量机组，其高压主汽调节阀中的高压调节阀的阀杆提升机构均按“日立”调节阀结构，模化设计成阀杆与十字头采用螺纹直接联结，如图2所示。由于阀门关闭瞬间强大的反作用力作用到螺纹结合面上，使螺纹发生严重变形，造成大修时高压调节阀无法解体；（2）高调门阀芯的固定螺钉脱落，导致阀芯从阀杆头部连接处脱落；（3）高调门阀杆与操纵座机构连接杆销子断裂。

图2　十字头与阀杆联接原设计结构图

3.3暴露问题

对东汽机组存在的共性问题重视不足，没能及早开展隐患排查和十字头技术改造调研，我厂在2010年#1机组C级检修中中压调整阀门出现类似现场发生，造成中压调整阀门门杆螺纹咬扣，更换新门杆。此结构在东汽D300H、D300K、D300L、D600B，D600C，D600D，D600E，D660B机组均有不同程度发生。

4　处理措施

与东汽厂进行技术交流沟通，制定高调门十字头整改优化方案，并通过检修解体检查各个高调门阀杆与操纵座机构连接销子情况。

阀杆与十字头联结的改造方案如下：阀杆上端设计成一定角度的锥体，与锥形衬套配合为一体，用园螺母牢固锁紧后再加，装一带槽锁紧园螺母将园螺母锁死，防止园螺母可能发生的松脱。完成上述装配工作后将锥衬套连同阀杆装入十字头并用6-M20内六角园柱螺钉边接成一体。

此结构与原设计相较，阀杆与十字头无直接连接关系，原设计的拆卸弊病不可能在该结构上发生；拆卸、维修方便，只需拆除连接螺钉，便完成了十字头与阀杆的分解工作。阀杆与衬套的分解，卸掉上端螺母后，便可取下衬套。对用户检修来无任何后顾之忧。

此结构与原结构相较，取消了止动板，即取消装配后焊接工序（若焊接工艺不当，有可能损伤十字头，产生裂纹）与拆卸时止动板的打磨工序，湖北某电厂曾因止动板焊不牢发生脱落导致螺塞外退出现负荷大波动故障；该设计结构巧妙利用内外锥面紧密配合的自锁原理，有效地抑制了阀杆因汽流扰动所产生的不规则颤动，大大增强了调节阀工作的稳定性，这已在大武囗、抚顺等电厂得到了充分的验证。该设计结构适用于东汽D300N以上各种十字头结构操纵机构的调节阀门。其改进设计结构如图3所示。