55MW汽轮机调速汽门卡涩原因的分析及防范措施

沙谦

摘 要：本文通过对本公司——黄陵矿业煤矸石发电有限公司55MW汽轮机调速系统组成、作用进行介绍，分析调速汽门卡涩的原因，提出了针对本厂汽轮机防止调速汽门卡涩的方法和防范措施。

关键词：调速汽门;卡涩;高温氧化皮

黄陵煤矸石发电公司二期两台汽轮机型号为N55-8.83/535，属于高温、高压、单缸、冲动、凝汽式汽轮机。汽轮机调节系统采用HOLLiAS公司数字式低压纯电调DEH。EH部分有電液转换器、滤油器、油动机等液压部套组成，使计算机发出的电信号，能实现对调节阀油动机的位置控制，油动机带动传动齿条，齿条推动凸轮轴，凸轮控制调速汽门，调节蒸汽负荷与电负荷平衡。主蒸汽通过主汽阀后由四根导汽管分别通至四只调速汽门进入汽轮机，四只调速汽门控制对应的四组喷咀。在25%负荷下，四只调节阀的予启阀全部开启，使之全周进汽这样可降低汽缸热应力，超过25%负荷后，2、3、4号调节阀逐渐关闭，1号调节阀继续打开，此后2、3、4号调节阀依次开启。调速汽门是防止汽轮机超速的关键保护装置，机组防超速也是通过调速汽门快速严密关闭来实现。调节汽门及配汽机构是调节系统的执行机构，受油动机控制，达到调节汽轮机进汽量的目的。由凸轮轴、轴承、凸轮、联接装置、弹簧传动装置、阀杆、阀蝶、滑套等部件组成。

调速汽门卡涩事件屡见不鲜，常见原因就是在阀杆和调速阀碟产生高温氧化皮，使阀杆与阀杆套筒及调速阀碟与阀碟套筒动静间隙消失造成卡涩。

1 故障经过

18年3月28日4#机停机时，负荷将至25MW时，负荷无法再降低，经检查出现1#、2#调门仍在开启状态，联系检修人员敲击调速汽门阀杆，1#调速汽门关闭，2#调门卡死仍然无法关闭，为了防止带负荷打闸，造成机组超速，最终通过关闭4#机进汽手动隔离门，然后打闸动作自动主汽门停机。

2 原因分析

停机后安排检修人员对4#机1#、2#调门进行解体检查，发现调速汽门阀碟和阀碟套筒内有较厚鳞片状金属氧化皮（图1、图2），门杆上也有一层氧化皮;1#、2#调门门杆上局部氧化皮厚度为0.2mm，阀杆与套筒原有间隙为0.30-0.38mm，而阀碟上局部氧化皮厚度达0.4mm，阀蝶与阀套原有间隙为0.35-045mm，局部动静间隙为0。随后对3#4#号调门解体检查，阀杆和阀碟上金属氧化皮都厚度在0.2mm左右。由于本厂机组运行长期处于40MW负荷左右，1#2#调门阀碟长期处于全开状态，基本不会上下活动，而3#4#调门处于未全开位置，负荷波动过程中，会使3#、4#调门阀碟处于上下活动状态，减缓了金属氧化皮的堆积。

本厂汽轮机进汽参数为8.83MPA、535℃，门杆材质为15CrMoV，调门阀碟和阀碟套筒材料为30Cr2MoV，高温蒸汽与相接触的金属表面的铁产生高温氧化皮，由于调门阀碟对蒸汽有节流调节作用，它可能是加速氧化的重要原因，调门部套的氧化皮随着时间的增加逐渐增厚，而大修中对该问题认识不足，只是去除阀杆上的氧化皮，并未对阀碟上的氧化皮进行彻底去除，致使调门阀碟金属氧化皮逐年积累，最终导致调门卡涩。

3 处理及防范措施

处理：对阀碟和阀杆上的氧化皮，用金相砂纸很难去除，采用砂纸砂轮电动工具去除，使阀碟和阀碟套筒恢复原有间隙（图3）。通过对阀杆和阀碟上的氧化皮进行彻底的清除，恢复部套动静间歇，基本保证在一个大修周期内，不会出现卡涩。随后对3#汽轮机调速汽门进行了解体检查，同样发现1#2#调门阀碟阀杆氧化皮较厚，调门部套动静间歇变小，安排检修人员对3#机所有调门部套内的氧化皮进行清理。

防范措施：a.氧化皮的生成与阀杆，阀碟材质有关系，可以考虑在阀碟阀杆表面增加抗氧化涂层，减缓氧化皮的生成。b.有条件的情况下，每周将两台机组负荷进行倒换，进行大负荷的加减操作，进行调门活动，有利于减少调门氧化皮的堆积，也能提前发现调门是否卡涩，提前做好相关措施，防止机组停机过程中出现超速事故。c.金属部件与高温蒸汽接触，氧化皮的产生是不可避免的，通过缩短调速门检修周期，每年一次的小修，抓紧时间对调门解体检查，清理阀杆、阀碟等部位的氧化皮，使高温产生的金属氧化皮厚度不足以造成调速汽门卡涩，从而避免了调门卡涩事故的发生。d.每个机组大修周期到时，调速汽门检修，要扩大去氧化皮部件的范围，以前只是清除阀杆与阀杆套筒上的氧化皮，而现在则要求对阀碟在内的全部部套上的氧化皮进行彻底清理，防止其他部位的氧化皮脱落，进入调门部套动静间隙中造成卡涩。

4 结论

本厂调门卡涩主要原因是调速汽门阀碟、阀杆金属氧化皮堆积，造成阀碟与阀碟套筒，门杆与门杆套筒动静间歇消失，造成调门卡涩。通过定期对调门进行活动和利用检修时间对调速汽门部套相关部位彻底清除金属氧化皮，是防止调门卡涩的主要措施。

参考文献：

[1]黄陵矿业煤矸石发电有限公司55MW汽轮机运行规程.2016.

[2]朱庚玉.汽轮机主汽门卡涩原因分析及防范措施.热力发电，2007.

[3]付忠广.电厂汽轮机运行与事故处理.中国电力出版社，2007.