300MW汽輪機主汽門卡澀及門桿斷裂原因分析

1、300mw汽輪機主汽門卡澀及門桿斷裂原因分析劉 濤（華能楊柳青熱電有限責任公司 天津 300380）摘 要 敘述了天津華能楊柳青熱電廠國產(chǎn)引進型300mw汽輪機在運行中進行定期閥門試驗時發(fā)生主汽門卡澀和門桿斷裂的過程，通過對主汽門結構的分析，找出汽門卡澀和門桿斷裂的原因及防范措施。關鍵詞 汽輪機；主汽門；卡澀；斷裂；分析1 引言天津華能楊柳青熱電廠6號汽輪機是引進美國西屋公司技術，由上海汽輪機廠制造的300mw汽輪機，該機型號為c300/250-16.7/0.343/538/538，配用德國巴高克（babcock）公司制造的blk-1025亞臨界、一次中間再熱、雙燃燒室、液態(tài)排渣直流爐。汽輪機

2、調節(jié)系統(tǒng)是美國西屋公司生產(chǎn)的deh-型數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)，deh系統(tǒng)液壓部分采用高壓抗燃油，其工作壓力范圍為12.414.5mpa,機組設置16個油動機，分別控制2個高壓主汽門(tv)，6個高壓調速汽門(gv)，2個中壓主汽門(rsv)，2個中壓調速汽門(iv)，2個中低壓聯(lián)通管調整門(cv)，2個熱網(wǎng)供汽調整門(ev)。除2個中壓主汽門外，其余各門的開度均通過電液轉換器受deh系統(tǒng)計算機控制，deh系統(tǒng)具備在線全行程試驗的功能，而且高壓主汽門具備松動試驗功能，即由100關至78。主汽門部分活動試驗方法：1調出2000 deh unit overview顯示窗2用鼠標按下tv1(或tv2)鍵后，

3、出現(xiàn)tv1(或tv2)試驗顯示窗。3在顯示窗上選擇test（close）鍵后試驗即開始進行。4、檢查tv1(或tv2)迅速關閉至78%位置（開度根據(jù)需要可由熱控進行調整）5在顯示窗上選擇cancel鍵，tv1(或tv2)即重新打開100%位置。6tv1活動試驗完成后，按上述15條同樣方法試驗tv2。7試驗結束恢復機組負荷及原始控制狀態(tài)。2 故障過程：2006年9月7日23:256機帶158mw負荷調峰運行，經(jīng)中調同意#6機解agc做汽門活動試驗,由順序閥切單閥控制，做主汽門活動試驗時,tv1,tv2試驗不動,經(jīng)檢修人員敲打后tv1活動正常,tv2活動時卡在19%位置，敲打無效，查找eh油路問題

4、，決定更換tv2電液轉換器，關閉油動機隔絕閥，緩慢打開卸載閥，ast油壓下降較快，迅速將卸載閥關閉。后經(jīng)采取啟備用eh油泵、敲打油動機殼體、反復小行程開關卸載閥多項措施，仍無法將檢修措施做下，通過觀察和油路感溫判斷油路暢通，只是ast安全油逆止門卡澀，造成母管油壓下跌，恢復措施關閉卸載閥、開啟隔絕閥，汽門仍卡澀不動，決定采用液壓千斤將tv2主閥頂開的方法。在用千斤頂頂汽門橫擔時感覺反作用力不大，突然出現(xiàn)閥門內部閥碟撞擊和汽流聲音，同時油動機帶動閥桿打開（進一步說明油路暢通），但是運行發(fā)現(xiàn)控制畫面6個高壓調速汽門全部打開，左右側主汽門汽室發(fā)生溫度偏差（tv2側溫度明顯低于tv1側），判斷為tv2

5、主閥碟脫落關閉，造成汽輪機單側進汽，機組無法漲負荷，決定停機檢查。后經(jīng)解體發(fā)現(xiàn)tv2門桿發(fā)生斷裂（具體位置詳見附圖）。鑒于主汽門tv2的門桿斷裂情況，對tv1也進行了解體檢查，均更換了新門桿。附圖1：主汽門油動機原理附圖2：tv1、tv2舊門桿tv1tv2附圖3：tv2門桿斷裂處斷裂處3 原因分析16機組在2001年首次投產(chǎn)后檢查性大修，發(fā)現(xiàn)甲乙主汽門門桿彎曲度均超標（0.2mm/0.32mm），更換了新門桿。2006年機組第二次恢復性大修，檢查甲乙主汽門門桿彎曲度均在標準范圍內，未進行更換。2斷裂原因：自2001年至2006年五年內，機組運行中，主汽門為全開，在汽流的沖擊下，使門桿產(chǎn)生高頻劇

6、振，斷裂處門桿凸臺與襯套凸臺長期處于受力承壓狀態(tài)，在長期的交變載荷作用下，使門桿凸臺磨損嚴重，最終發(fā)生疲勞斷裂。經(jīng)對新舊門桿凸臺測量比對發(fā)現(xiàn)，新門桿凸臺長11mm，tv1凸臺已磨損減至3mm，磨損量8mm，tv2凸臺已磨損減至2mm，磨損量9mm。3卡澀原因：解體兩個主汽門發(fā)現(xiàn)門桿和閥套各配合處氧化皮堆積，經(jīng)測量氧化皮厚度已高達0.20mm，關鍵部位配合間隙已低于標準下限。5、6號機組相繼于1998年12月、1999年9月投產(chǎn)，原設計給水全部采用全揮發(fā)處理(avt)， 5號機組于2003年11 月轉為給水加氧處理（ot）。6號機組于2005年7月開始給水加氧處理（ot）。氧化皮的產(chǎn)生速度與機組

7、采用的給水處理方式經(jīng)多方面資料未確定有明顯影響關系。主汽門的部件處于高溫條件下長期運行，從大量的檢修實例中測量得知，運行3年左右的高溫部件，氧化層厚度達0.13mm左右，同時使氧化層與母材結合疏松。由此引起主汽門門桿表面粗糙，外徑脹粗，閥套內孔表面粗糙，孔徑縮小，使閥桿與閥套配合間隙變小。加上氧化層的剝落，落在閥桿與閥套等間隙內，使活動配合部件發(fā)生卡澀。所以說汽輪機汽門卡澀是由高溫氧化皮引起的，金屬的高溫氧化是較普遍的。我們的措施只能是降低氧化速度，為此，在2006年10月5機臨修后停運了機組的加氧處理方式，2007年5月小修進行了閥門解體氧化皮對比，未發(fā)現(xiàn)明顯好轉。附圖4：主汽門結構圖斷裂處

8、附圖5：新門桿新門桿凸臺部位4 防范措施4.1 將閥桿與閥套等配合間隙，按標準取上限，使其抵消因氧化層而縮小的間隙。4.2 按照下列工藝方法徹底清除氧化層：（1）對于零件外圓表面的氧化層，可用外圓磨床將氧化層磨去，當零件形狀復雜時，無法用磨床磨去，可用砂輪碎片由手工打磨，然后用細砂紙磨光；4.3 對于零件內孔表面氧化皮，可用不同精度的專用內園磨工具清除，直到孔徑符合要求為止，然后應用煤油或其它洗滌液清洗內孔，并用壓縮空氣吹洗。最后用面粉團檢查孔的凹槽等部位，確認無殘留異物才能回裝。4.4 對于主汽門的配汽機構，應定期解體清理氧化層，一般以兩年解體一次為好，最長不得超過三年。4.5 對于因氧化層

9、脹死的零件或設備，應設法解體。在不得已的情況下，即使損壞零件也應解體，切不可因解體困難就此作罷，這樣會使問題越來越嚴重。4.6 裝配主汽門時，閥桿、閥套等零件一定要涂擦二硫化鉬粉或防咬劑，要涂均勻、涂足，避免漏涂，以防止活動部分將來咬死。4.7 解體主汽門時應特別關注閥桿密封行程的變化，與上次檢修記錄作比較，并測量門桿凸臺的長度。根據(jù)磨損程度，決定是否更換。5 結束語 從這起汽門定期活動試驗發(fā)現(xiàn)主汽門卡澀和門桿斷裂的重大缺陷到組織處理的過程來看，由幾個方面值得我們好好總結： 5.1 主汽門的定期活動試驗是一項非常重要的工作，運行人員必須嚴格按照有關規(guī)定執(zhí)行，否則汽門卡澀又沒有及時發(fā)現(xiàn)的話，是非常危險的；5.2 如機組運行中發(fā)現(xiàn)汽門卡澀，應立即組織處理，并根據(jù)機組具體情況做好安全措施（如關閉對應側高壓調速汽門），防止在處理過程中機組甩負荷發(fā)生超速事故；5.3 在處理汽門卡澀的過程中，運行人員和檢修人員都必須高度重視，精心配合，對調速油路系統(tǒng)的檢查或更換，只有在準確判斷清楚，確認系統(tǒng)完全隔離