張金亮

（國家電投河南電力檢修工程有限公司，河南 開封 475000）

機組為上海汽輪機廠生產(chǎn)的單軸、一次中間再熱、超臨界機組，控制系統(tǒng)采用電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，操作簡便，運行安全可靠。為防止汽輪機超速，確保機組運行安全，機組設(shè)有高壓主汽閥和高壓調(diào)節(jié)汽閥，主汽閥為開關(guān)量調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)汽閥具備調(diào)節(jié)和關(guān)斷功能，能在機組需求時快速關(guān)斷高壓進(jìn)汽，為機組提供保護(hù)。

1 上海汽輪機600 MW機組高壓調(diào)節(jié)汽閥簡介

機組共設(shè)兩個高壓主汽閥，一個高壓主汽閥后配兩個高壓調(diào)閥，高壓主汽閥與調(diào)閥共用一個腔室，四個高壓調(diào)節(jié)汽閥均為立式布置，每個閥門各由一個單側(cè)油動機控制，油動機桿與閥桿采用聯(lián)結(jié)件方式聯(lián)結(jié)，調(diào)節(jié)汽閥靠液壓開啟，彈簧關(guān)閉。油動機根據(jù)電液控制系統(tǒng)的控制信號向上移動開啟閥門，反之則關(guān)閉，屬于控制型閥門。閥門閥座在出廠時已安裝在閥座安裝孔內(nèi)。

2 高調(diào)門故障及其原因分析

#2機組高壓調(diào)節(jié)汽閥自投2009年產(chǎn)后，在2015年小修中發(fā)現(xiàn)#2、#4高壓調(diào)閥閥座有松動現(xiàn)象，將其恢復(fù)原位后根據(jù)廠家建議對其圓周對稱焊接長度約100 mm進(jìn)行固定后回裝。2017年底，運行中發(fā)現(xiàn)其閥體腔室有異音，計劃在2018年3月小修中對其進(jìn)行解體檢查。解體后發(fā)現(xiàn)#2、#4調(diào)閥閥座均出現(xiàn)嚴(yán)重的松動、磨損、變形、下沉現(xiàn)象，其中#2調(diào)閥閥碟磨損比較嚴(yán)重，閥碟密封面已嚴(yán)重破壞。分析發(fā)生此種現(xiàn)象的原因應(yīng)為設(shè)備運行過程中，隨著蒸汽溫度的升高或降低，閥座相對閥座收縮，兩者之間出現(xiàn)配合緊力變小，甚至出現(xiàn)間隙，閥座在蒸汽流的作用下產(chǎn)生高頻振動，閥殼與閥座由于高頻振動而產(chǎn)生磨損。閥殼與閥座磨損后不能保證設(shè)計的過盈量，當(dāng)摩擦力小于蒸汽力時，即使在正常運行條件下閥座也會產(chǎn)生振動，閥殼與閥座繼續(xù)磨損，閥殼與閥座產(chǎn)生更大間隙，直至兩個定位銷磨損斷裂，最后導(dǎo)致閥座松動，閥座與閥殼分離。隨著運行時間的增加，磨損繼續(xù)累積惡化，最后導(dǎo)致閥座、閥碟和安裝孔磨損變形。分析產(chǎn)生故障的具體原因主要有以下兩方面。

2.1 閥座安裝孔喉部直徑過小

汽輪機的高壓進(jìn)汽靠高壓主汽和調(diào)節(jié)汽閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，蒸汽在通過高壓主汽閥后靠調(diào)節(jié)閥門的開度調(diào)節(jié)進(jìn)汽量。蒸汽在經(jīng)過調(diào)節(jié)閥后有一段漸擴管道，調(diào)閥在解體后發(fā)現(xiàn)閥座安裝孔的底孔直徑約100 mm，相對閥座內(nèi)徑146.5 mm，相對小46.5 mm，此孔相當(dāng)于在調(diào)節(jié)閥節(jié)流后又增加了一道節(jié)流孔。蒸汽在流經(jīng)此縮斷面時會增大流速，經(jīng)過擴散管段后會減小壓力，這一過程會引起焓降并釋放更多的熱量，對于閥座和閥座安裝孔來說會增大其承受的沖擊力和熱應(yīng)力。長期在此種工況下工作會影響其金屬特性，進(jìn)而會影響閥座與安裝孔的配合緊力，經(jīng)過長周期的運行就會發(fā)生上述現(xiàn)象。

2.2 閥座與安裝孔配合過盈量較小

閥座所處工況條件比較苛刻，如果設(shè)計的閥座配合過盈量不能滿足工況條件的要求，那么在實際運行中閥座承受得緊力就會小于閥座所受蒸汽力，閥座就會產(chǎn)生振動，對閥座和安裝孔會同時磨損，經(jīng)過長周期的運行就會發(fā)生上述現(xiàn)象。

3 故障處理措施

處理此類故障由于現(xiàn)場操作難度比較大，一般選擇返廠處理，但由于整個閥體是焊接在主蒸汽管道上的，將閥座返廠裝配不僅在檢修成本上比較高，且在計劃檢修工期上不允許，于是制定了現(xiàn)場缺陷處理措施。

3.1 閥座安裝孔處理

（1）由于閥座變形及閥座安裝孔嚴(yán)重磨損，決定對閥座進(jìn)行破壞性取出，采用氣刨割把將閥座取出。（2）拆卸后安裝孔已成一個不規(guī)則的橢圓且深度有所增加，決定對閥座進(jìn)行打磨后進(jìn)行補焊，焊接工藝咨詢上汽廠家采用ERNiCr-3焊材，先預(yù)熱后施焊，再采用保溫棉包裹自然冷卻。（3）對安裝孔進(jìn)行加工，采用定制的專用鏜孔機利用閥體結(jié)合面法蘭進(jìn)行中心定位，以確保安裝孔的中心符合要求。加工過程中調(diào)整刀頭只能從主汽閥進(jìn)汽孔進(jìn)入，要保證加工精度操作難度極大，安裝孔的直徑和深度只能根據(jù)閥座直徑和測算標(biāo)高進(jìn)行初步加工，同時，對安裝部位的底孔直徑擴至150 mm，消除其起到的節(jié)流作用。安裝的加工尺寸如表1所示。

表1 閥座安裝孔加工尺寸/mm

（4）安裝孔加工的尺寸確定后，據(jù)此進(jìn)行閥座的精加工，由于新閥座直徑比安裝孔小，且底孔標(biāo)高與測算的有所偏差，決定對閥座的外圓和底部進(jìn)行焊接，再對其進(jìn)行精加工，這樣就能保證閥座與安裝孔的過盈量在0.25～0.30 mm范圍，比設(shè)計值0.19～0.23 mm增加0.05 mm。閥座的安裝標(biāo)高在加工尺寸如表2所示。

表2 閥座安裝加工尺寸/mm

（5）準(zhǔn)備閥座的安裝工作，采用專用的加持工具將閥座放入氮氣冷卻室中進(jìn)行冷卻，同時對閥體腔室采用烤把進(jìn)行加熱。每隔5 min測量閥座的收縮量和閥體的溫度，收縮量應(yīng)在0.25 mm以上，閥體溫度應(yīng)在300 ℃以上開始進(jìn)行閥座的安裝工作，才能保證閥座一次順利安裝成功。

（6）具備條件后由專人將閥座從主汽閥孔放入調(diào)閥孔處，再由專人從調(diào)閥法蘭孔使用加長桿旋緊閥座，一次將閥座放入安裝孔。待閥座冷卻后將閥座專用加持工具取出，并注意不能掉入管道中。

（7）采用藍(lán)油檢查閥線合格后進(jìn)行回裝。測量閥門行程如表3所示。

表3 測量閥門閥座安裝前后對比/mm

4 結(jié)語

這次閥門缺陷的處理，不僅節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，還在計劃的檢修工期內(nèi)完成，設(shè)備投運后運行穩(wěn)定，消除了設(shè)備重大隱患，為機組的安全運行提供了保障。