陸冬磊

（浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司，浙江 平湖 314200）

1 設備簡介

某機組汽輪機是由上海汽輪機廠生產的N600-16.7/538/538 型，亞臨界、單軸、四缸四排汽凝汽式汽輪機。該機組配有4 個高壓調節(jié)閥，用于控制高壓缸內相對應的噴嘴組進汽管，高調閥由獨立的油動機操控，以實現機組的蒸汽分配要求。調閥開度由相應的油動機控制，油動機活塞上移可打開高壓調節(jié)閥，彈簧下移關閉。閥位信號安裝有LVDT位移傳感器，傳動桿支架固定在彈簧座上，反饋裝置則連接在閥桿與油動機桿的連接桿上。該機組汽輪機完成660MW 通流改造后，在順序閥控制方式下因汽流激振的影響，1#、2#軸承的軸振值偏大，故一直采用單閥控制方式，對機組的經濟性非常不利。經過多次對配汽方式進行閥序摸底試驗，切至2#/3+1 控制方式運行，4#高調閥DEH 側從順序閥模塊處強制關閉，切換至單閥運行方式時仍可正常打開。

2 存在故障

（1）該機組3#高調閥于日常點檢過程中發(fā)現閥桿晃動較大，其中連接桿與閥桿連接處防轉銷已斷裂，閥桿螺紋退牙下滑約11mm（總行程為76mm）。維護人員在閥桿與連接桿連接處加三角墊塊并焊接固定，確保閥桿不再繼續(xù)脫出。將該機組低負荷狀態(tài)下切單閥，同時對3#高調閥流量特性曲線進行修改，修改后實現3#高調閥實際閥位開度基本與2#高調閥一致，偏差上調值為11mm。

（2）該機組采用順序閥運行過程中，2#、3#高調閥開度100%，1#高調閥開度36%，4#高調閥關閉，機組出力600MW，主蒸汽參數16.54MPa/537℃。該機組負荷驟降至543MW，主汽壓突升至17.9MPa，運行緊急撤出AGC，手動停F 制粉系統，壓力回落至正常值。就地檢查主機各調閥閥限指示正常，現場檢查發(fā)現該機組1#高調閥連接桿與閥桿連接處螺紋磨損，螺紋露出，閥桿與連接桿脫出。維護人員暫時對閥桿與連接桿角焊縫電焊方式固定，并更改機組順序閥控制方式，由2#/3、1#、4#改至2#/3、4#、1#，在順序閥模式下強制關閉1#高調閥，單閥模式下1#高調閥能正常開啟。

3 分析與處理

3.1 解體情況

利用機組調停機會，對該機組各高調閥進行解體大修，其中1#、3#高調閥連接桿與閥桿咬死，破壞連接桿后取出閥桿。檢查閥桿，發(fā)現閥桿頂部螺紋段均有不同程度的磨損，測量1#高調閥閥桿頭部螺紋段大徑為54mm（原尺寸為M56×2mm 細牙螺紋連接）。閥桿銷子孔擴大至13.5mm大于銷子直徑，見圖1。

圖1 閥桿螺紋磨損、壞牙

3.2 原因分析

針對上海汽輪機廠生產的A157 型機組高調節(jié)閥閥桿與連接桿連接螺紋多次脫出、防轉銷斷裂的情況，查看廠家設計圖紙及工藝說明，結合現場故障具體分析主要原因有以下2 點。

（1）調節(jié)閥設計方面。主汽閥閥座與高調閥閥座均直接安裝在蒸汽室結構中，在調閥調節(jié)過程中，高調閥閥碟在高壓、高溫主蒸汽的作用下，蒸汽對閥內組件產生旋轉扭矩，該高調節(jié)閥閥頭為球形設計，扭矩作用下引起閥桿轉動的趨勢，相應的作用在防轉銷上產生剪切應力。同時，由于機組現場油動機、高調閥支座的劇烈振動，加劇了防轉銷的剪切力作用，使其產生應力疲勞而引起斷裂。其中，該機組高調閥閥桿與連接桿連接螺紋為M56×2mm 細牙連接，螺紋較薄，較粗牙螺紋，細牙螺紋的耐磨性較差，容易磨損，在受力比較大尤其是拉力作用時，細牙螺紋易發(fā)生螺紋磨損，其使用可靠性不高。而一旦防轉銷斷裂，在主蒸汽作用下，閥桿受轉動力，加劇了細牙螺紋磨損，造成高調閥閥桿松動乃至掉落。

（2）檢修工藝方面。在高調閥檢修工作中的主要問題體現在閥桿與連接桿處安裝工藝不到位。按照廠家圖紙要求，閥桿裝配時，需著色檢查確認閥桿頭端面與連接桿底孔接觸面積不小于80%，確認端面貼實后，方可鉆鉸孔、配裝12×120mm 規(guī)格的防轉銷并沖鉚，其中閥桿與連接桿之間的緊固力矩為904N·M。在調閥檢修工作中，對于質量把關不嚴，導致檢修單位忽視了閥桿與連接桿的接觸面著色檢查工作，閥桿與連接桿間調整墊片未添加，閥桿頭未頂實，存在活動間隙。同時，在安裝防轉銷過程中，為了方便安裝，又把閥桿上的防轉銷孔擴大，導致防轉銷與閥桿未緊密配合。根據圖紙上要求，閥桿、連接桿以及防轉銷的材質均為C422（2Cr12NiMo1W1V）。在以往檢修中亦存在偷工減料的情況，用普通45 號鋼銷替代，其強度不足以滿足高調閥的運行要求，易發(fā)生損傷斷裂。這2 方面的因素，導致高調閥在頻繁的調節(jié)過程中因振動，防轉銷斷裂，螺紋與連接桿產生相對位移導致磨損。

4 處理與改進

檢修人員在調停期間更換連接桿，但是在機組、閥座劇烈的振動情況下，閥桿螺紋連接段磨損、閥桿脫出的風險依舊不可控。針對原有連接方式存在諸多不合理之處，于機組停機檢修期間，在制造廠的積極配合下，對高調閥進行全面的改型處理。

具體如圖2 所示，原有的連接桿連接形式升級改造為法蘭連接，其中上法蘭與活塞桿緊密連接，并安裝止轉片，用內六角螺釘鎖緊點焊。閥桿頭部圓柱端安裝在一卡扣內，在側面使用M12×40mm 的緊定螺釘固定，通過卡扣與下法蘭之間的限位凸臺緊密配合。在安裝過程中加強工藝要求，上、下法蘭四顆連接螺栓按照要求的力矩擰緊，在閥桿和活塞桿之間安裝一可調厚度的墊片確保貼實無間隙（用紅丹粉著色檢查），墊片安裝在閥桿頭部端面，并采用M10×25mm 的內六角螺釘固定。其中，法蘭材質為21CrMoNiV4-7，緊定螺釘、法蘭螺栓材質為2Cr12MoV，對所有部件材質進行光譜儀檢查，確認無誤。

在高調閥調節(jié)過程中，油動機活塞桿拉起法蘭和螺栓帶動閥桿以打開，彈簧下移壓實墊塊、卡扣以關閉高調閥。新的法蘭式連接方式使得調節(jié)可靠性更高，亦便于檢修拆裝。針對現場機組整體振動較大的問題，通過對閥內件、閥蓋的更換，對閥桿進行加粗設計，采用整體閥桿結構，即將原來的閥碟、閥套、閥桿等部件優(yōu)化整合為一個部件。增大閥蓋的厚度尺寸、重量，進一步提高整體穩(wěn)定性，從而降低機組振動造成的影響。

圖2 兩種連接方式對比

5 結語

汽輪機高調閥是汽輪機調速的重要設備，調節(jié)進汽量，改變汽輪機組功率，必須確保其調節(jié)工作的穩(wěn)定性、可靠性。高調閥閥桿脫落會對機組的安全運行帶來極大的危害，而此類故障在同類型機組上多有發(fā)生，通過對調閥閥桿與油動機連接形式的改型從而加強連接部位的承載能力，并重新設計了調閥內部組件，進一步降低閥座區(qū)域的整體振動，從而解決高調閥振動及閥桿脫落的問題。