汽轮机主汽阀、调节阀常见故障分析和研究

尹文星

[摘    要 ]随着我国经济与科技的不断发展，人们的生活水平得到了提升，但同时对于电力资源的需求量也更大。汽轮机是火力发电过程中极为重要的设备，其中主汽阀以及调节阀是保障汽轮机正常运行的关键部件，尤其在汽轮机运行过程中使用的频率较高，因此也是最常出现故障的部位。本文将从汽轮机主汽阀以及调节阀常见的故障表现以及故障诊断处理方法进行相关分析，以供参考。

[关键词]汽轮机;主汽阀;调节阀;常见故障;分析研究

[中图分类号]TM621;TG142.1 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）04–00–03

[Abstract]With the continuous development of China's economy and science and technology， people's living standards have been improved， but at the same time， the demand for power resources is also greater.Steam turbine is a very important equipment in the process of thermal power generation.The main steam valve and control valve are the key parts to ensure the normal operation of the steam turbine， especially in the operation of the steam turbine， which is frequently used， so it is also the most frequent fault location.In this paper， the main steam valve and control valve from the turbine common fault performance and fault diagnosis and treatment methods for reference.

[Keywords]steam turbine; main steam valve; control valve; common fault; analysis and research

在火力发电的过程中，汽轮机的启动、停机以及功率变化的控制与调节都是通过对不同汽门的开关大小进而控制进入汽轮机的蒸汽流量而实现的。因此，对于汽轮机的运行过程来说，汽阀能否正常工作直接决定了整个汽轮机组的安全运行。随着人们对电力资源需求的不断增加，发电厂中汽轮发电机组的单机容量也在不断上升，这样一来，技术人员对于调节系统的快速性以及稳定运行就提出了更高的控制要求。目前很多发电厂使用的都是现代大功率汽轮机，其中采取了带减压阀的结构，这样就能够减少阀门所需的提升力，但是在实际运行的过程中却产生了一些稳定性问题。要想保障汽轮机的安全稳定运行，技术人员应该主动了解汽轮机阀门经常出现的故障问题，并对其产生的现象以及原因进行分析，最后对故障件排除与处理，这样才能够及时发现故障并进行解决，提高汽轮机的运行稳定性，避免出现事故扩大的情况。

1 调节阀卡涩问题

1.1 故障现象

经过观察能够发现，高压调节阀在机组进行阀门活动时会出现调节阀卡在某个阀位的问题，一旦系统出现这样的故障，技术人员会在调节阀油动机行程恢复之后观察到压力以及机组负荷的变化。

1.2 诊断以及解决方法

在对调节阀卡涩问题进行分析时，技术人员首先应该了解高压调节阀阀杆与操纵座的连接情况，具体连接图如图1所示。从具体的结构展示图中能够分析出，导致调节阀杆卡涩的原因可能为：（1）阀杆顶部与十字套间的垫环接触没有满足设计的要求，即无法达到无间隙接触标准，安装间隙出现了不同大小的情况。（2）有的汽轮机中机组垫环出现了漏装的现象，这样就会导致十字套与阀杆间的圆柱销在机组打闸停机，而调节阀快关在负荷过程中，圆柱銷由于承受了极大的剪切应力，就会出现断裂的现象，导致螺纹止动失效，而阀杆在汽流的干扰下会部分退出十字套，导致阀杆变长，影响正常运行。以上原因以及现象都属于阀杆联接失效，最终的结果就是油动机形成无法与阀位形成一一对应的关系。如果没有及时发现故障进行处理，严重时就会导致螺纹出现损坏，进而导致阀杆出现脱落的情况。对此，技术人员应该仔细观察阀杆的损坏程度，并根据实测的尺寸对垫环进行重修修配，如果情况比较严重则只能及时更换阀杆。其次，汽轮机中高压调节阀卡涩还有另一种表现，当机组进行打闸操作时，技术人员能够观察到调节阀的开度出现变化，机组挂闸开启高压主汽阀但是还并没有开启调节阀时，汽轮机的转速就会快速上升，经过调门开度恢复之后，则阀后压力以及机组负荷都没有产生变化。如果是以上故障表现情况，则说明汽轮机的调节阀杆与十字套之间的连接状况是没有损害的，此时技术人员就应该对操纵座解体进行仔细的检查，之后就会发现十字套上的上导流套、下衬套中存在明显的卡涩拉伤现象。对此，技术人员应该及时将该间隙修磨至设计上限值，严重的时候则应该及时进行导流套以及衬套的更换，这样就能够有效排出故障。

2 调节阀内部异音问题

2.1 故障现象

如果汽轮机的配汽方式是单阀控制的方式，也就是说当1～4号调门为同一较小开度时，其中的极个别调门会出现轻微的金属撞击声。除此之外，如果技术人员将单阀切换为顺序阀运行方式，并将1～3号调节阀调整至最大开度，就会听到金属撞击声的明显增大。

2.2 故障诊断与处理

对于调节阀中出现的连续性的金属撞击声，技术人员能够使用听针进行仔细的探听，对调节阀杆与十字套连接处的撞击进行明确。如果其撞击声非常明确，则说明期间存在间隙或者出现了阀杆防转销断裂的情况，对此，技术人员应该及时进行阀杆的更换。

对于调节阀中出现的间歇性的金属撞击声，技术人员应该首先对其故障原因进行分析，一般来说，当汽轮机机组运行一段时间之后，由于调节阀碟与阀套表面会出现一些结垢，这样就会导致期间的间隙难以达到设计的标准值。这样一来，当阀门行程达到一定开度之后，就会出现前后压差的变化，在蒸汽气流的影响下，调节阀壳内部的调节阀碟与预启阀之间就会出现在间歇性的撞击情况。对此，技术人员应该及时打开调节阀碟与阀套的间隙进行检查，同时注意观察其装配情况，最后根据不通过的检查结果采取不同的处理措施。

3 主汽阀阀盖漏气问题

3.1 故障原因分析

根据汽轮机机组主汽阀阀盖密封面的结构与安装要求能够知道，一般情况下，主汽阀出现阀盖漏气的原因都是现场安装技术的不足，很多技术人员在进行阀盖法兰螺栓安装的过程中并没有注意冷紧要求，反而开展了热紧操作。这样一来，在汽轮机运行的过程中就会随着法兰金属缠绕垫片的逐渐蠕变，而导致阀盖实际紧力不足与松弛的情况，进而出现漏气现象。

3.2 故障诊断处理

要想有效解决主汽阀阀盖漏气问题，技术人员首先应该严格按照设计的要求进行安装操作，尤其是在阀盖螺栓冷紧之前应该再次确认设计安装图纸的具体要求。其次，通过分析能够知道，金属缠绕垫片的屈服变形不会一下子完成，因此技术人员在进行法兰螺栓冷紧时应该分多次进行，保障其气密性。最后，技术人员还应该提前了解不同机型的热紧说明书，并明确不同机型的热紧值与安装顺序。除此之外，技术人员还应该按照设计安装要求的规范进行冷紧力矩，并严格按照说明书规定的顺序对高温双头螺栓进行拧紧，在操作的过程中应该防止阀盖出现倾斜的情况。之后再在此状态下进行测量并记录其间隙导值，使其符合技术标准的相关要求。

4 主汽阀阀杆漏气问题

4.1 故障原因分析

不同规格的汽轮机中高压主汽阀的结构是类似的，都是依靠阀杆与阀杆外套筒内密封环之间的锥形密封面达到密封的效果。其中能够导值主汽阀阀杆出现漏气问题的原因有以下几个：第一是阀杆与密封环之间的密封紧力不足，这样就会导致有过多的蒸汽会漏入阀杆与衬套之间，因此，实际的密封性就不能够满足设计的需求，阀杆漏汽密封装置就无法完全接纳泄漏的蒸汽，最终出现了蒸汽外泄的现象。第二，如果阀杆与密封环之间的锥形密封面遭到了损坏，也会引起主汽阀阀杆出现漏气问题。第三，汽轮机的汽封加热器受到外界因素的影响出现了工作异常的情况，或者汽轮机的汽气混合物管道布置不规范，也都会引起故障的出现。第四，汽轮机的密封装置回汽管路不畅通以及管路错误的情况也会导致漏气故障的出现。

4.2 故障诊断处理

对于主汽阀阀杆漏气问题，技术人员能够从以下几个方面进行改善与避免：首先，技术人员可以将高压主汽阀的阀位限制取消，之后再观察阀杆是否漏汽，如果还是存在漏汽的情况，就应该及时将阀位开启指令增至103%～105%，这样就能够增大锥形密封面的密封力。按照以上建议处理之后如果还存在漏气的现象，则可能是油动机的工作行程小于阀杆全开的行程导致的，对此，技术人员应该将阀杆与联轴器处的调整垫块进行加厚，进而减小油动机的空行程，这样就能夠保障密封面的密封性。其次，技术人员还可以在主汽阀解体的时候对阀杆锥形密封面的表面光洁度及受损情况进行仔细的检查，由于密封环密封面以及阀杆表面进行了氮化处理，因此很少在这里出现故障。最后，技术人员还应该对漏汽回路管路系统进行检查，看其管道设置是否合理，是否能够满足实际需求。

5 阀杆断裂、阀碟振动、阀座松动

5.1 阀杆断裂

在汽轮机运行的过程中，阀杆断裂一项常见的故障，但是对机组运行的影响却是巨大的，不仅会影响其安全运行，同时还会增加维修的成本。阀杆的断裂现象会导致阀后压力的急剧变化，此时如果机组是在功率闭环控制下进行运行，则会出现油动机位移升高的情况。

5.2 阀碟振动、阀座松动

对于阀碟振动故障来说，其主要产生的原因就是由于阀碟和阀座的型线以及其与阀壳流道的型线之间的匹配不足导致的。随着阀门开启度的增大，阀前后的压差就会越来越小，此时阀门开启所需要的提升力也会越来越小。在这样的运行情况下，如果阀门工作在零提升力区段附近，就会导致阀碟受到气流脉动力冲击，进而出现以上所说的振动现象。不止如此，阀头的紧固螺丝如果出现了松动，也会导致振动以及符合波动的现象。最后，由于汽轮机阀座与阀壳之间使用的是密封焊接固定的方式，如果长时间在高温环境中运行，焊缝就会经受热应力的影响，进而出现拉裂现象，因此在阀座松动时也会受到汽流冲击进而产生振动现象。

6 结语

综上所述，汽轮机主汽阀以及调节汽阀的正常运行对于汽轮机运行具有重要的意义。因此，技术人员应该主动了解其常见故障，进而做好故障处理以及排除的措施，这样才能够降低故障发生的概率，进而促进电力行业的持续发展。

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