热工联产汽轮机主汽阀挂闸装置故障分析与处理

2020-04-16李冬华

硫酸工业 2020年2期

李冬华

（云南云天化红磷化工有限公司，云南开远 661600）

热工联产汽轮发电机组是云南云天化红磷化工有限公司（以下简称红磷化工）5#硫酸装置蒸汽梯级利用节能改造项目核心设备。热工联产汽轮发电机组投产后，由于主汽阀挂闸装置存在自动脱扣的故障，一直不能正常使用，导致机组基本处于停车状态，严重影响发电量。经过技术人员检修处理，目前机组能正常运行，给红磷化工带来较大的经济效益。

1 设备简介

热工联产汽轮发电机组由B0.7-1.0/0.5型700 kW背压式小型汽轮机拖动1台700 kW异步电机进行异步发电，本体结构包括汽缸、喷嘴组及转向导叶、轴承、汽封、调节系统和超速保护控制装置（ETS）。

2 汽轮机调节系统

汽轮机调节系统的基本作用是开停机、转速控制和负荷控制。该调节系统基本采用电子调节，由HJ03汽轮机调速器设定转速，3个转速传感器（MPU）将转速信号输入调节器，调节器将汽轮机实际转速和目标值比较求得差值，然后调整它的输出信号(4～20 mA)至NUCOM-10NS电动调节器，UCOM-10NS电动调节器控制调节阀调整其开度和进汽量，从而使转速或负荷趋向目标值。

汽轮机主汽阀是汽轮机调节系统中不可缺少的一部分，主汽阀与调节汽阀组成联合汽阀。主汽阀由阀杆、阀板、挂闸装置和操纵座等部件组成，其中挂闸装置含有弹簧、套筒、连接块、楔形键、手轮、连接杆和定位杆。挂闸装置挂闸成功后（需松开此装置中的定位杆），逆时针旋转主汽阀操纵座手轮，使操纵座内的弹簧向内压缩，即可开启主汽阀；顺时针旋转主汽阀操纵座手轮，操纵座内的弹簧向外伸开，即可关闭主汽阀。当汽轮机转速超过机组设定的3 360 r/min时，汽轮机超速保护装置的飞锤撞击主汽阀挂闸装置的定位杆，使定位杆与套筒脱扣，主汽阀关闭。

汽轮机调节汽阀由HJ03汽轮机调速器通过连接杆进行调节。汽轮机超速保护采用“三选二”冗余式电子超速保护装置（ETS），该装置由PLC和3块转速表组成，并配有3个磁电式转速传感器。3路转速信号在保护装置内进行比较，当2路及2路以上转速信号超过汽轮机设定动作转速时，该装置自动给出停机指令，使主汽阀挂闸装置动作，主汽阀迅速关闭，阻断蒸汽进入汽轮机。

3 存在问题及原因分析

汽轮机组自建成投产以来，主汽阀挂闸装置一直不能正常工作，主要存在以下问题：

1）机组开车时，将主汽阀挂闸装置开启后，松开此装置中的定位杆，定位杆与套筒（材质为铜合金）会自动脱扣，导致主汽阀关闭。

2）在汽轮机运行时，定位杆与套筒会自动脱扣，导致主汽阀关闭，引起机组跳停，给机组的正常运行带来很大隐患[1]。

3）楔形键与套筒之间的径向间隙尺寸不匹配。前2次检修时，发现主汽阀挂闸装置中楔形键有明显的磨损痕迹，由于是新机组，没有考虑楔形键与套筒之间的径向间隙尺寸。第3次检修时，经用游标卡尺和深度尺测量，楔形键与套筒之间的径向间隙尺寸有0.5 mm，不足以将套筒卡住，导致在蒸汽的冲击和操纵座内弹簧向外伸张的作用下，定位杆与套筒脱扣，造成主汽阀关闭。

4 处理方法

2015年1月，技术人员对热工联产汽轮机主汽阀挂闸装置故障进行维修。将主汽阀挂闸装置和操纵座拆下，在楔形键与套筒的键槽之间增加1块0.5 mm的铜皮。将挂闸装置和操纵座回装后，在挂闸的过程中，主汽阀不能正常打开，分析其原因为铜皮的厚度过大。楔形键与套筒键槽之间增加的铜皮示意见图1。

图1 楔形键与套筒键槽之间增加的铜皮示意

再次将主汽阀挂闸装置和操纵座拆下，将厚度0.5 mm的铜皮改成0.2 mm的铜皮，楔形键与键槽径向之间的间隙尺寸为0.3 mm。将挂闸装置和操纵座重新安装后，挂闸过程中无卡涩现象，主汽阀开启后，松开主汽阀挂闸装置中的定位杆时，定位杆与套筒没有脱扣，主汽阀不会关闭。随后，汽轮机暖管、冲转、并网发电过程中，主汽阀仍没有自动关闭，机组运行正常。由于铜皮材质较软，不宜长期使用，技术人员绘制楔形键的图纸，请厂家加工备件，随时可更换楔形键，消除了隐患[2]。

5 运行情况

汽轮机主汽阀挂闸装置存在的自动脱扣故障解决后，汽轮机运行平稳，保证了热工联产汽轮发电机组长周期稳定运行。B0.7-1.0/0.5型汽轮机主要运行参数见表1。

在2015年1月前，此套发电机组的年开车率只有20%左右，基本是停产状态。主汽阀挂闸装置自动脱扣的故障解决后，年开车率达到90%以上。按此套发电机组2015年1—9月发电量计，月平均为306 764 kWh，每年可发电3 681 168 kWh。电价按0.391元/kWh计，可节约电费143.9万元/a。由此可见，此套发电机组开车时间越长，给红磷化工带来的经济效益越大。