汽轮机调速汽门阀杆断裂问题探究

黎强 蔡葵

摘要：发电厂设备运行工况是否良好直接对电厂的生产安全和经济效益造成影响。为了实现电厂安全环保、提质增效的发展目标，提高电厂设备运行的安全性是十分重要的。本文围绕汽轮机调速汽门阀杆容易断裂的议题进行了探讨，从引起汽轮机调速汽门阀杆断裂的原因入手，提出了技术人员维修和防范的解决措施，供相关人士参考。

关键词：发电厂、汽轮机设备维修、调速气门阀杆故障

1引言

发电厂汽轮机运行过程中，因调速汽门阀杆断裂而造成的故障在汽轮机故障中占据较大的比例，为了提高汽轮机运行安全可靠性，降低故障发生率，对汽轮机调速汽门阀杆断裂的原因进行分析是十分必要的。本文结合自身经验，在分析上述原因的基础上提出了有效的解决措施，旨在推动发电厂生产安全水平提升。

2汽轮机运行概况

汽轮机是发电厂生产系统中重要的运行设备，在某电厂日常运行过程中，工作人员观察到汽轮机调速汽门阀杆和阀套间隙有不规则振动的杂音，经过仔细查看后发现杂音产生的位置出现严重的漏气现象，工作人员初步判断该调速气门阀杆可能断裂，因断裂而导致的调速汽门出现大幅度凸跳，所以产生了漏气和不规则振动杂音。停机检查后，工作人员发现调速汽门凸跳的行程较小，约6mm～11mm范围，调速汽门阀杆套已经磨损十分严重，磨损范围超过3mm。

3汽轮机调速汽门阀杆断裂的原因

造成调速汽门阀杆断裂的原因主要与调速汽门阀杆的材质、阀腔汽室结构、汽轮机蒸汽管道设计以及阀座等方面因素有关。结合汽轮机调速汽门阀杆实际断裂的现象和特征，工作人员进行了具体分析。调速汽门阀杆断裂图如下：

调速汽门阀杆断口位于阀杆的根部丝扣位置，有多个台阶和一个撕裂岭，具有多源裂纹扩展的台阶特征，观察到断裂出裂纹扩展的区域表面有锈蚀，判断裂纹扩展缓慢，且经历了较长的时间。又观察到阀杆断裂区域较小不超过50%，说明阀杆断裂的工作应力不大。根据上述观察分析，工作人员初步判断造成调速汽门阀杆断裂的原因是低周疲劳断裂。

对调速汽门阀杆断裂情况进行机械性能检测，具体包括硬度检测、室温抗拉强度试验，检测结果如下表所示。

调速汽门阀杆断裂试样的机械性能检测结果表明：汽门阀杆的材质符合工艺材质要求，因此可判断调速汽门阀杆断裂与部件材料质量无关。

工作人员经过上述分析，判断调速汽门阀杆断裂是由于阀杆的根部丝扣除存在较严重的应力集中，阀杆断裂属于低周期疲劳断裂。

4汽轮机调速汽门阀杆防断裂的改进措施

为了避免汽轮机调速汽门阀杆出现断裂，工作人员从技术方面和管理方面进行了改进和优化。

技术改进措施：①在汽輪机组参与电网调峰后，工作人员及时对调速汽门的重叠度进行调整，使其尽快适应机组的调峰需求，避免在调峰过程中因阀门开度过小而造成阀杆不规则振动。②针对汽轮机调速汽门阀杆与阀杆套间隙增大所导致的加剧阀杆不规则振动的问题，应对阀杆的应力集中位置进行改造，缩小阀杆和阀杆套之间间隙。③提高阀杆套材质性能，选择具有更强抗疲劳性能的材料。④增加调速汽门阀杆根部螺扣直径，降低阀杆应力集中度。⑤提高部件表面光滑度，避免阀杆汽封均压槽处以及阀杆螺纹根部存在尖角，降低阀杆应力集中情况。⑥将调速汽门阀杆套改造成锥形结构，降低阀杆应力集中情况。⑦增加气体稳流滤网，降低蒸汽对阀杆的干扰。⑧在调速汽门阀体增加预启阀，降低阀杆疲劳度。⑨对调速器门阀的汽流脉动情况进行特征分析和研究，密切监测阀杆的振动状态，避免出现强烈振动的情况。

管理优化措施：①制定科学完善的检修方案和检修制度，对调速汽门的设备及部件进行材质性能和运行情况的定期检查，针对其中容易出现的结垢、氧化、卡涩等情况采取妥善的措施，严格落实好设备的检修制度。②进一步提升对汽轮机高温设备及部件的监测技术水平，通过完善的维修诊断检测技术水平快速判断设备故障类型和原因，及时作出科学的应对策略。③建立汽轮机设备运行维护数据库，提高汽轮机设备检修数据的开发和利用效率，实现对机组设备全生命周期的管理目标。

5结语

综上所述，汽轮机调速汽门阀杆断裂是电厂机组运行过程中常见的一类故障。本文对这一故障的成因进行了分析，在此基础上提出了技术和管理两方面的优化策略，旨在不断提升电场机组生产运行的安全性和可靠性，保障生产效益和发展目标的实现。

参考文献

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