汽轮机高压调节汽阀阀杆弯曲故障分析

2018-12-07徐光成

设备管理与维修 2018年11期

徐光成

（杭州汽轮机股份有限公司，浙江杭州 310022）

0 引言

某火力发电厂使用国内知名汽轮机厂家生厂的NK50/60型冷凝式汽轮机，用于驱动300 MW火电机组50%容量锅炉给水泵。2台给水泵并联运行，配1台主机。装置中还配1台30%容量的电机驱动给水泵作为备用。汽轮机控制采用电——液控制调节系统，功能是控制机组的转数（功率），使其在规定范围内运行[1]。调节系统采用与大机一样的控制系统MEH（Micro Electro Hydraulic System，给水泵汽轮机控制系统）。分析高压调节汽阀的开启与关闭控制由低压调门加杠杆控制改造成单独油动机控制的过程中，高压调门阀杆弯曲的原因。通过静态试验及相关分析，确定造成高压调节汽阀阀杆弯曲的主要原因是油动机因阻尼作用未拉到上止点。高压油进入油动机，油动机活塞杆上顶造成高压调阀阀杆弯曲。

1 调节汽阀改造前后的控制结构

调节汽阀改造前高调门的开启由低调门安装的一套杠杆机构实现，低调门阀门开到一定开度带动杠杆动作，杠杆联动高调门阀杆一起动作完成高调阀门的打开与关闭。改造方案是去掉杠杆系统，增加一套与高压调节汽阀相连的油动机及电液伺服阀等配套件。

改造后高调门由油动机替代原杠杆系统进行控制，与低调门的控制原理一致。改造后的高低调门控制系统如图1所示，工作原理：油动机上装有MOOG（穆格公司）电液伺服阀，它能将电气输入信号放大成大功率液压能量输出。MEH将阀位指令信号与来自油缸的LVDT（Linear Variable Differential Transformer，位移传感器）阀位反馈信号比较后输出电流信号到MOOG阀。MOOG阀将电信号转换成液压信号使得该阀的主阀移动，主阀移动的结果使系统传递动力的主回路接通，高压抗燃油进入油动机油缸活塞的上腔或下腔，使活塞上下运动带到调节汽阀的上升或下降，控制调节汽阀的开启和关闭[2]。

图1 改造后高低调门控制系统

2 故障现象及原因分析

（1）故障现象。改造完成后，对其中一台锅炉给水泵汽轮机进行静态试验时，高压油进入油动机时，发现高压调节汽阀杆有弯曲现象。现场对另一台未进行静态试验的汽轮机进行相关检查，油动机与调门重新进行拉空行程并进行连接，未发现异常。阀门有1.5 mm的空行程，理论上应该不会造成阀杆弯曲。测量2台油动机的拉杆，其中有油压进入的油动机拉杆长85 mm，而未进油油动机拉杆长78 mm。

（2）原因分析。在连接油动机与调门时，是在未进油的状态下把油动机拉到上止点（油动机活塞杆拉不动为止），调节汽阀端预留了1.5 mm的空行程用于热膨胀，以免造成漏气和阀杆弯曲。分析调门与油动机连接的安装过程，问题出在油动机在未进油状态下，以为油动机拉杆已经拉到上止点，因油动机在接近上止区位置有一段阻尼区，用人力拉不动，实际油动机拉杆未拉到实际上止点。油压进入时，油动机活塞杠上顶，因调节汽阀阀杆处是承受力最薄弱点，造成阀杆弯曲。

3 解决措施

为避免高压调节汽阀阀杆受力弯曲，油动机活塞杆与调节汽阀通过连杆连接时必须满足：油动机活塞杆必须在上死点位置时，高压调节汽阀端连着关节轴承的螺柱在叉的中间部位（叉是连着下端阀杆的），即螺柱与叉的上下端都有间隙（间隙值≥1.5 mm），既通常所称的阀门空行程，这时油动机外部刻度牌指示为0。上下都留间隙（空行程），避免油动机上升一定量（1.5 mm）的范围之内导致阀杆受力弯曲，又留出了开机时受热膨胀的间隙，避免油动机带动阀杆导致汽阀微开启而漏气。

阀门空行程调整注意事项：①把调节汽阀的调门与油动机之间的连接杆松开，此时调节汽阀不受外力，调节汽阀应该处于关闭部位，此时可用铜棒轻轻敲打连着阀端的关节轴承来验证调阀是否全关闭。②手动拉动调节汽阀的杠杆可看出螺柱在叉里面上下移动，在螺柱上标注出上下移动的限位点（即可测量出螺柱在叉里所能移动的总行程，总行程是否≥3 mm）。该行程即螺柱在叉里面的总空行程量，也可理解成调节汽阀阀杆总的膨胀量。标注出螺柱在叉里面总移动值所在的中间位置。③油动机的活塞上拉，拉到上止点位置，因活塞在油动机接近上下止点部位有一定量的阻尼区（该区域人力拉不动），此时油动机可通入油压，用油压的力量把活塞杆推到上止点位置，最终判断活塞杆是否处于油动机的上止点位置，可查看油动机的尺寸，现场测量出活塞杆拉出油动机的行程与之对比。④把螺柱放置叉中间刻度线部位，调整油动机端与活塞杆相连的中间连接杆及关节轴承使之销刚好能插入，锁紧螺母锁定。经过以上步骤油动机与调节汽阀连接完成。另一台汽轮机按以上步骤重新进行油动机与调阀的连接并进行静态试验，阀杆未弯曲，问题得到解决。