張?zhí)┥剑R士文，朱偉

(湖北華電武昌熱電有限公司，湖北 武漢 430062)

0 引言

某電廠9E型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)汽輪機為供熱機組，在首次檢查性大修后，控制抽汽參數(shù)的抽汽調(diào)節(jié)閥經(jīng)過大修考核期運行均沒有出現(xiàn)異常，但在一次熱態(tài)開機過程中，該抽汽調(diào)節(jié)閥活塞桿轉(zhuǎn)接頭絲桿出現(xiàn)彎曲，本文針對該類缺陷進行分析并給出處理建議。

1 抽汽調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)接頭彎曲發(fā)生過程

2012-04-24 T 07:00，該9E型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)汽輪機在開機過程中，汽輪機啟動掛閘，抽汽調(diào)節(jié)閥全開，汽輪機本體旋轉(zhuǎn)隔板處于全開位，在巡檢時發(fā)現(xiàn)該抽汽調(diào)節(jié)閥油動機活塞桿的轉(zhuǎn)接頭彎曲。抽汽調(diào)節(jié)閥油動機活塞桿轉(zhuǎn)接頭彎曲及修復(fù)后的照片如圖1所示。

2 活塞桿轉(zhuǎn)接頭彎曲原因分析

2.1 停機處理

2012-04-28 T 12:00，計劃停機，在汽輪機停機之前已辦理好工作票并做好安全措施，以便停機后進行檢修。汽輪機停機打閘之前，解開抽汽調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿的連接，防止汽輪機打閘時旋轉(zhuǎn)隔板同時關(guān)閉，因為該處連接轉(zhuǎn)接頭彎曲，可能導(dǎo)致油動機活塞桿受到不可預(yù)計的阻力而損傷油動機。

2.2 缺陷基本情況

(1)解開抽汽調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿的連接并拆下該處轉(zhuǎn)接頭后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)接頭絲桿長180 mm，彎曲點發(fā)生在離根部40～110 mm的絲桿部分，油動機活塞桿沒有彎曲，而且旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿上下活動自如，沒有受阻現(xiàn)象。

圖1 抽汽調(diào)節(jié)閥油動機活塞桿轉(zhuǎn)接頭發(fā)生彎曲及修復(fù)后照片

(2)經(jīng)檢查測量，執(zhí)行機構(gòu)油動機活塞桿的行程為150.0 mm，與圖紙要求相符。旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿的實際行程為148.0 mm，在執(zhí)行機構(gòu)裝配圖上調(diào)節(jié)連桿的允許行程為135.0 mm，其全關(guān)位置時調(diào)節(jié)連桿處于水平狀態(tài)，并且油動機中心線與調(diào)節(jié)連桿軸承的圓心重合，如圖2所示。而在旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿的裝配圖紙上標(biāo)明連桿的行程為161.1 mm，調(diào)節(jié)連桿50%開度時處于水平狀態(tài)，在全開或全關(guān)位時允許油動機中心與連桿軸承中心偏差為3.16 mm，如圖3所示。

(3)對缺陷設(shè)備解體檢查時發(fā)現(xiàn)，在旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿全開時，油動機中心線與調(diào)節(jié)連桿軸承中心偏離了32.00mm，而圖紙要求是3.16mm，較大地偏離了圖紙要求，如圖4所示(圖中:p為液壓;A為活塞截面積)。

2.3 彎曲原因分析

2.3.1 抽汽調(diào)節(jié)閥的閥位標(biāo)定過程

對于初次安裝或者檢修完成后的抽汽調(diào)節(jié)閥，熱控專業(yè)需要和機務(wù)專業(yè)配合完成抽汽調(diào)節(jié)閥的閥位標(biāo)定工作，標(biāo)定的步驟為:

圖2 抽汽調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)與調(diào)節(jié)連桿裝配圖

(1)確定高壓抗燃油(EH油)系統(tǒng)工作正常，需要標(biāo)定的閥門具備正常開啟和關(guān)閉的條件;

(2)將MOOG閥與伺服控制(SPC)卡斷開;

(3)將手操器和MOOG閥連接;

(4)逆時針旋轉(zhuǎn)手操器旋鈕，使油缸活塞向上運動到機械死點(零位位置)，熱控人員通過配置軟件將零位寫入SPC卡;

(5)順時針旋轉(zhuǎn)手操器旋鈕，使油缸活塞向下運動到機械死點(滿度位置)，熱控人員通過配置軟件將滿度位置寫入SPC卡;

(6)完成閥位標(biāo)定工作，將MOOG閥與SPC卡連接;

(7)此時油缸可通過SPC卡進行正常控制。

2.3.2 從旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿受力情況進行分析

由以上抽汽調(diào)節(jié)閥的標(biāo)定過程可以看出，零位和滿度是以活塞向上、向下的機械死點來確定的。由于旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿與油動機中心線存在加工累計誤差，所以，在初次標(biāo)定時就存在油動機滿度位置偏大的可能;又由于標(biāo)定時間很短，此時尚不足以造成連桿的彎曲。在采暖或制冷季節(jié)，旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿處于中間開度位置，控制旋轉(zhuǎn)隔板開度的油缸只需克服旋轉(zhuǎn)隔板開大或關(guān)小的摩擦阻力和隔板自重力，而在非制冷采暖季節(jié)，汽輪機啟動后抽汽調(diào)節(jié)閥指令始終處于全開位，經(jīng)過多次開停機，即抽汽調(diào)節(jié)閥多次開關(guān)之后，該轉(zhuǎn)接頭絲桿產(chǎn)生少量的彎曲變形，分析任何一次開機后該活塞桿所受的力矩，其活塞上腔的進油壓力最大可能達(dá)到14 MPa，受力分析如圖4所示。

受力分析說明:SPC卡控制油的壓力為14MPa，油動機油缸活塞直徑為125 mm，油動機中心線與調(diào)節(jié)連桿軸承中心偏離32 mm。

油動機活塞桿轉(zhuǎn)接頭的力矩

作用在油動機活塞桿轉(zhuǎn)接頭絲桿上的力矩為5495 N·m，這么大的彎曲力矩足以將1根M36×3 mm的絲桿壓彎，該力矩是設(shè)計力矩的10.127(32/3.16)倍。

2.4 油動機活塞桿轉(zhuǎn)接頭絲桿彎曲的主要原因

圖3 旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿工作原理圖

綜合以上分析和計算可知，造成此次油動機活塞桿轉(zhuǎn)接頭絲桿彎曲的主要原因是:由于旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿各部件的制造誤差疊加，使得油動機活塞桿運動中心線與調(diào)節(jié)連桿軸承中心偏離了32.00 mm，遠(yuǎn)超3.16 mm的設(shè)計要求，使得作用于活塞桿轉(zhuǎn)接頭絲桿的最大可能彎曲力矩增大了10倍以上，這么大的力矩是轉(zhuǎn)接頭絲桿強度難以承受的，再加上調(diào)節(jié)連桿的軸承為圓柱形，導(dǎo)致絲桿只能沿著軸承的側(cè)面彎曲(如圖1所示)。

圖4 抽汽調(diào)節(jié)閥油動機活塞桿轉(zhuǎn)接頭受力分析

3 活塞桿轉(zhuǎn)接頭絲桿彎曲后的處理情況

3.1 處理對策及執(zhí)行情況

經(jīng)過檢查，調(diào)整油動機中心與調(diào)節(jié)連桿軸承的中心距離不太可能，無法將執(zhí)行機構(gòu)油動機向汽輪機本體側(cè)移動，旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿也不可能伸長，只能從其他途徑想辦法。

(1)將該執(zhí)行機構(gòu)油動機活塞桿轉(zhuǎn)接頭拆下，更換新的轉(zhuǎn)接頭。

(2)減小作用于轉(zhuǎn)接頭絲桿的力矩，即減小高壓油對活塞的作用力。重新調(diào)整旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿的行程，以旋轉(zhuǎn)隔板的全關(guān)位來定位0%，然后將調(diào)節(jié)連桿向下開大到一定的角度，使調(diào)節(jié)連桿的垂直活動行程達(dá)到135 mm，與設(shè)計圖紙相符，將此位置定為LVDT開度的100%，而實際旋轉(zhuǎn)隔板沒有達(dá)到最大極限開度，該開度只需滿足旋轉(zhuǎn)隔板噴嘴需要的流通面積即可。

(3)按照上述方法重新調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)的行程后，旋轉(zhuǎn)隔板在開大到100%開度時，油動機只需要克服旋轉(zhuǎn)隔板重力和摩擦阻力產(chǎn)生的力矩，經(jīng)過現(xiàn)場實際測量估算，該力矩約為313.6 N·m，此力矩在轉(zhuǎn)接頭絲桿能夠承受的設(shè)計范圍之內(nèi)。

3.2 檢查處理情況

(1)在冷態(tài)情況下啟動EH油系統(tǒng)，汽輪機掛閘后抽汽調(diào)節(jié)閥開啟正常，打閘后關(guān)閉正常，在全行程范圍內(nèi)油動機活塞走動平穩(wěn)，閥位標(biāo)定符合圖紙要求，執(zhí)行機構(gòu)行程范圍符合圖紙要求。

(2)汽輪機在額定工況下，即帶額定負(fù)荷60 MW，自動主汽門前額定進汽壓力為5.549 MPa，進汽溫度為514℃時，旋轉(zhuǎn)隔板(第11級隔板)前的蒸汽壓力為1.740 MPa。在實際運行條件下，由于余熱鍋爐的設(shè)計計算誤差，在汽輪機啟動帶滿負(fù)荷后，實際的進汽參數(shù)與設(shè)計值有一定差異。在4月主汽調(diào)節(jié)閥全開工況下，實際高壓蒸汽進汽壓力為4.900 MPa，進汽溫度為514℃時，旋轉(zhuǎn)隔板的行程按照圖紙要求重新調(diào)整后，第11級隔板前的蒸汽壓力與調(diào)整前一致，說明調(diào)整后第11級隔板的通流能力滿足了設(shè)計要求。

4 暴露的問題及改進措施

(1)由于抽汽調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)是直行程，旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿是角行程，用直行程控制角行程，油動機活塞的行走中心與旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿軸承的中心勢必有偏心，其偏心距設(shè)計要求為3.16 mm，對旋轉(zhuǎn)隔板及其連桿、調(diào)節(jié)杠桿和調(diào)節(jié)連桿等的加工精度要求非常高，其累計誤差很容易超標(biāo)。這就要求汽輪機制造廠嚴(yán)格質(zhì)量管理制度，嚴(yán)格控制每一個零部件的精度誤差，嚴(yán)禁使用尺寸誤差超標(biāo)的零部件。

(2)要從根本上解決此問題，必須從設(shè)計上想辦法，若將油動機垂直于汽輪機本體軸線方向上的定位(不妨?xí)憾闄M向定位)改為可調(diào)，通過現(xiàn)場調(diào)整油動機的橫向定位來控制油動機中心與調(diào)節(jié)連桿軸承之間偏心距超標(biāo)的問題，這種改進方向要求汽輪機制造廠家更新思維方式，優(yōu)化設(shè)計方案。

(3)設(shè)備監(jiān)造人員必須熟練掌握制造過程的工藝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備組裝、裝配及重要節(jié)點必須到場見證，嚴(yán)格把關(guān)。

(4)工程回訪制度應(yīng)該得到設(shè)備制造廠家的足夠重視。經(jīng)過一段時間的運行后，設(shè)計、制造和裝配調(diào)整方面的問題會暴露出來，制造廠家應(yīng)該及時掌握出廠設(shè)備的缺陷情況，在設(shè)計、制造和質(zhì)量控制等方面加以改進，防止同類缺陷在其他設(shè)備上重復(fù)出現(xiàn)。

(5)發(fā)電企業(yè)的運行維護人員也應(yīng)加強對設(shè)備的監(jiān)督檢查和維護管理，發(fā)生的設(shè)備缺陷雖然不能從源頭上進行處理，但通過分析缺陷的發(fā)生機制和調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，在不影響安全、使用功能和經(jīng)濟性的前提下，也能達(dá)到滿意的效果。

5 結(jié)束語

對于汽輪機本體抽汽調(diào)節(jié)閥的控制，需要本體制造廠家和EH油系統(tǒng)配套廠家在技術(shù)設(shè)計方面進行充分的溝通，保證零部件的制造裝配精度能夠?qū)崿F(xiàn)圖紙的技術(shù)要求;設(shè)備廠家需要進一步優(yōu)化設(shè)計，控制設(shè)備的裝配誤差在允許范圍內(nèi)，確保出廠設(shè)備滿足安全和功能要求。