姜愛群

1.故障現(xiàn)象

C25-9.31/0.98型汽輪機(jī)，武漢汽輪電機(jī)廠制造，2000年建成投產(chǎn)，該型汽輪機(jī)調(diào)速汽門具有提升力小和穩(wěn)定性好兩大優(yōu)點(diǎn)，圖1是調(diào)速汽門結(jié)構(gòu)示意圖。

調(diào)速汽門故障主要表現(xiàn)為閥桿上端接頭處嚴(yán)重磨損及脫落；調(diào)速汽門振動(dòng)；在2號(hào)調(diào)速汽閥小開度情況下，機(jī)組負(fù)荷擺動(dòng)大。閥桿接頭處的嚴(yán)重磨損及脫落，往往導(dǎo)致調(diào)速汽門空行程增加，使調(diào)門滯后打開，影響機(jī)組的調(diào)節(jié)性能。調(diào)速汽門振動(dòng)，輕者可能引起油動(dòng)機(jī)、蒸汽管道振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致調(diào)門上連桿及導(dǎo)汽管疏水管焊縫疲勞斷裂。

2.原因分析

（1）調(diào)速系統(tǒng)預(yù)啟閥的作用是在調(diào)速汽門開啟時(shí)，減少門前、門后的壓力差，從而減少調(diào)速汽門在開啟時(shí)的提升力。C25-9.31/0.98汽輪機(jī)的四個(gè)調(diào)速汽門均采用帶預(yù)啟閥的結(jié)構(gòu)，但是由于預(yù)啟閥不嚴(yán)而往往造成機(jī)組在定速過程中轉(zhuǎn)速發(fā)生波動(dòng)，因?yàn)闄C(jī)組在定速時(shí)主要是開啟1號(hào)調(diào)速汽門，若預(yù)啟閥不嚴(yán)，則在定速時(shí)不僅1號(hào)調(diào)速汽門進(jìn)汽，其他調(diào)速汽門也進(jìn)汽，這樣將使機(jī)組轉(zhuǎn)速無法穩(wěn)定。隨著機(jī)組運(yùn)行年限的不斷增加，由于高溫蒸汽流沖刷、頻繁打閘，使得調(diào)速汽門閥芯與閥座上出現(xiàn)不同程度的氧化皮及小點(diǎn)坑等，而調(diào)速汽門是靠閥芯與閥座相接觸的圓形寬帶（即型線）來密封的，因此若這些缺陷出現(xiàn)于閥芯與閥座的型線處，則會(huì)造成調(diào)速汽門的漏汽現(xiàn)象，從而使機(jī)組轉(zhuǎn)速無法穩(wěn)定。

（2）由于帶預(yù)啟閥結(jié)構(gòu)的調(diào)速汽門在剛開啟時(shí)，預(yù)啟閥先開。借助預(yù)啟閥的開啟，使調(diào)門前后壓差減小，從而減小主閥的提升力。然而預(yù)啟閥的存在，不可避免地造成了閥碟與閥桿的分離，使閥碟懸浮于蒸汽流中，極易產(chǎn)生上下振動(dòng)。另一方面，預(yù)啟閥在小開度情況下，閥內(nèi)蒸汽流場(chǎng)很不穩(wěn)定，直接導(dǎo)致了閥碟的振動(dòng)，同時(shí)還可能誘發(fā)閥桿的振動(dòng)。閥碟的上下振動(dòng)，還直接導(dǎo)致了閥桿上端接頭處的磨損。從振動(dòng)角度分析，在調(diào)速汽門的全行程中，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)振動(dòng)高峰區(qū)，它們是兩種不同類型的振動(dòng)：一是調(diào)門開度小、進(jìn)出口壓差大時(shí)產(chǎn)生的高頻自激振動(dòng)，它具有固定的頻率和穩(wěn)定的周期波形，并伴有高噪聲；二是調(diào)門開度較大、進(jìn)出口壓差較小時(shí)產(chǎn)生的低頻強(qiáng)迫振動(dòng)，它由閥碟底部的不穩(wěn)定擾動(dòng)蒸汽流引起，是一種不規(guī)則的隨機(jī)振動(dòng)。動(dòng)力部25MW汽輪機(jī)2號(hào)調(diào)速汽門小開度情況下振動(dòng)，就屬于前一種類型，是大卸載調(diào)門在小開度時(shí)，閥碟自身產(chǎn)生的高頻自激振動(dòng)現(xiàn)象。調(diào)速汽門卸載偏大、閥內(nèi)蒸汽流場(chǎng)不穩(wěn)定是造成2號(hào)調(diào)門小開度時(shí)振動(dòng)的主要原因。

（3）在理想情況下，希望配汽機(jī)構(gòu)的特性（流量與閥門升程的關(guān)系或功率與升程的關(guān)系）為一直線,但實(shí)際上卻有一定的差別，差別的程度不僅同每一調(diào)速汽門的特性有關(guān)，而且還和相鄰的兩個(gè)調(diào)門的重疊度有關(guān)，調(diào)門重疊度過大或過小甚至存在空行程都對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響。重疊度過大，相當(dāng)于在某段負(fù)荷內(nèi)，同時(shí)有兩個(gè)調(diào)速汽門都在有效地控制流量，因而在這段負(fù)荷內(nèi)，油動(dòng)機(jī)行程或調(diào)速汽門行程不大的變化，便引起較大的功率變化，因而極易引起調(diào)速系統(tǒng)擺動(dòng)。重疊度過大引起調(diào)速汽門擺動(dòng)的特點(diǎn)是具有明顯的定點(diǎn)性，即擺動(dòng)都發(fā)生在相鄰的兩個(gè)調(diào)速汽門交接處所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷，超過這一負(fù)荷，便能重新趨向穩(wěn)定。重疊度過小甚至存在空行程,則較小的功率變化便對(duì)應(yīng)著很大的調(diào)速汽門升程改變量，在極端情況下，配汽機(jī)構(gòu)特性在此范圍內(nèi)是呈水平狀，說明在此負(fù)荷下所對(duì)應(yīng)的調(diào)速汽門升程是不定的，這時(shí)即使沒有負(fù)荷變化，油動(dòng)機(jī)卻在上下擺動(dòng)，但擺動(dòng)速度往往是比較緩慢的，重疊度太小還使油動(dòng)機(jī)的工作行程增大，因而減少了油動(dòng)機(jī)的富裕行程。

3.措施

（1）調(diào)速汽門型線不良通常表現(xiàn)為汽機(jī)空負(fù)荷時(shí)調(diào)速系統(tǒng)的擺動(dòng)，為確保調(diào)速汽門閥芯與閥座接觸型線的嚴(yán)密性，修理時(shí)必須認(rèn)真做好調(diào)門閥芯及閥座上的高溫氧化皮的清理，并對(duì)調(diào)速汽門主閥進(jìn)行預(yù)裝研磨。由于動(dòng)力部25MW汽輪機(jī)1、2號(hào)調(diào)速汽門預(yù)啟閥閥桿上端接頭處絲扣均損壞，于是更換閥桿及閥座，重新配制閥桿細(xì)牙鎖母。

（2）要解決2號(hào)調(diào)速汽門小開度時(shí)的振動(dòng)問題，從結(jié)構(gòu)角度講，在于改善閥內(nèi)蒸汽流場(chǎng)，并改小調(diào)門的卸載能力，使調(diào)門本身始終受到一個(gè)向下、適中的不平衡蒸汽力，處在穩(wěn)定的蒸汽流場(chǎng)中，以避免閥碟上下浮動(dòng)?？蓽p小調(diào)速汽門預(yù)啟閥行程，減小閥碟浮動(dòng)程度，增強(qiáng)閥碟穩(wěn)定性或者減小調(diào)速汽門閥桿直徑，增加蒸汽平衡力。經(jīng)武汽廠專家理論計(jì)算，將2號(hào)調(diào)速汽門閥桿直徑減小0.3mm。

（3）調(diào)速汽門重疊度不宜過大也不能太小，所以應(yīng)有一個(gè)合適的范圍。經(jīng)驗(yàn)表明，在前一個(gè)調(diào)速汽門開啟到其門后的壓力為門前壓力的85%～90%時(shí)，后一個(gè)調(diào)速汽門即開啟為最合理。由于25MW汽輪機(jī)在2號(hào)調(diào)速汽門小開度情況下，機(jī)組負(fù)荷擺動(dòng)大，可以判斷是1號(hào)調(diào)門與2號(hào)調(diào)門重疊度過大引起的調(diào)速汽門擺動(dòng)。于是將1、2號(hào)調(diào)門對(duì)應(yīng)的配汽機(jī)構(gòu)凸輪進(jìn)行清理與位置調(diào)整，適當(dāng)減小1、2號(hào)調(diào)門的重疊度。

4.結(jié)束語

造成汽輪機(jī)調(diào)速汽門波動(dòng)的原因很多，尤其是調(diào)門閥桿上端接頭處嚴(yán)重磨損及脫落現(xiàn)象，在汽輪機(jī)組運(yùn)行中時(shí)有發(fā)生，這個(gè)問題應(yīng)引起各方面的重視，否則將嚴(yán)重危及機(jī)組的安全運(yùn)行。調(diào)速汽門修理時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行檢修工藝，部分問題應(yīng)與制造廠家進(jìn)行溝通，保證修理質(zhì)量。

W13.04-13