黃 俊

（國能黃金埠發(fā)電有限公司，江西 余干335100）

汽輪機是工業(yè)生產不可缺少的重要設備，在工業(yè)生產過程中起到重要的作用，當前，600MW汽輪機組是最為重要的設備之一，在運行過程中，受到各種因素的影響，往往會出現各種故障，影響到設備的良好運轉。從設備的整體結構上看，再熱主汽閥是汽輪機保護系統(tǒng)最為主要的部套，在機組打閘后，所有主汽閥和調節(jié)汽閥會同時快速關閉，能夠快速有效切斷汽輪機進汽空間，避免了設備機組超速運轉，保證了設備的穩(wěn)定與安全。但是，在實際運行過程中，調節(jié)汽閥卡澀或關閉不嚴的問題往往會造成設備的運轉失靈，只有全面做好結構性分析與調節(jié)，才能確保嚴密，更好地實現設備功能。

1 設備概況

根據實例我們分析某汽輪機組的具體情況，假設機組容量600MW，其整體性能為超臨界、中間熱、四缸四排、單軸凝汽，以此汽輪機組為例，全面分析設備的情況。根據運行的條件，在汽輪機壓缸兩側各布置一個再熱主汽閥和兩個再熱調節(jié)汽閥。設備工作流程如下：設備開啟后，再熱主汽閥和再熱蒸汽管道能夠把蒸汽從鍋爐再熱器傳輸到中壓缸進口，再熱調節(jié)汽閥快速形成關閉，能夠全面控制由鍋爐再熱段傳導來的蒸汽，可以說，再熱主汽閥的作用非常大，能夠協(xié)調再熱調節(jié)汽閥的相關工作，起到了備用閥的作用，能夠全面保證設備運行中的穩(wěn)定與安全，同時也起到安全閥作用。再熱主汽閥為搖擺止回式蝶閥，其開關控制主要是安裝在彈簧室上的再熱主汽閥油動機，整體設備結構較為復雜，閥軸安裝閥碟，油動遮斷閥安裝到油動機對面軸端。再熱主汽閥為開關式兩位閥門，也就是說在工作過程中，能夠全關或全開，保證了設備的安全。再熱主汽閥全開就表示設備正處于正常運行期，此時的油動遮斷閥是關閉的。再熱主汽閥閥體蒸汽壓越強，運行工況則會壓力越大，如果再熱主汽閥軸和襯套間小間隙泄漏蒸汽，則會影響到設備的正常運行，這種情況下，就會造成再熱主汽閥軸端一側壓強與運行工況相同，另一端大氣壓過強，兩側壓差的不同，往往造成軸向低壓端移動，軸桿與球面墊片直接接觸，此時的球面墊片負荷壓力就會加大，產生不必要的摩擦阻力。再熱主汽閥運行過程中，油動遮斷閥呈開啟狀態(tài)，而油動遮斷閥釋放再熱主汽閥軸端壓強后，就會大幅度減少球面墊片摩擦力，熱主汽閥就會進行自由轉動。在汽輪機組中，再熱主汽閥是設備的核心部分，作為設備最重要的閥門，如果控制不當，則會對設備產生負面影響，不利于設備的穩(wěn)定運行，只有全面保證其安全穩(wěn)定，才能更好地實現安全運轉，再熱主汽閥開啟出現的閥門卡澀，影響了設備的正常運行，其安全性不容忽視，要全面加以改良，消除隱患，才能保證設備運行穩(wěn)定。

2 故障過程

該600MW汽輪機組啟機時，出現了一次故障，主要表現為，二號（右側）再熱主汽閥不能正常開啟，造成了機組全面失控。此時的一號（左側）再熱主汽閥是能夠正常開啟的。為了保證設備的良好運行，則需要提前掛閘，采取臨時性的措施，關閉小高壓旁路閥，以此全面降低再熱蒸汽壓，下降為0.28MPa進行啟動，這樣才能在保證一號正常運行的前提下，對二號再熱主汽閥進行啟動。設備整體運行4年整，從主蒸汽系統(tǒng)、EH油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)的參數上看，均為正常表現，需對上述無法正常啟動的原因進行深入分析。

3 原因分析

3.1 機械卡澀

機械卡澀的故障較普遍，也是機組無法正常啟動的重要原因，因為長時間的運行過程中，各部分部件出現了摩擦，往往導致再熱主汽閥不能正常啟動，閥體部件間機械卡澀是較為普遍的現象，在設備運行中也較多見。通過對再熱主汽閥結構的分析，其卡澀的部位有可能為閥桿軸向連接處、閥桿徑向連接處及EH驅動油缸傳動的問題，為了查清機組的問題原因，需要通過冷態(tài)拆解的方式，對設備進行拆除，這樣，才能查明成因，進一步修復設備，保證設備能夠良好運轉。

第一，閥桿軸向連接是閥桿與球面墊片接觸面的設備。閥桿材質主要是2Crl2NiMolW1V（葉片鋼），球面墊片材質主要是38CrMoAlA-5+6（氮化），兩種材質都是耐磨材質，部件具備一定的摩擦性。設備拆解后發(fā)現，球面墊片出現了磨損，影響到了設備的運行，球面墊片有重要的功能，其能在閥體開啟后對設備進行自動調整，保證封閉性，避免間隙泄漏蒸汽的現象。針對球面墊片磨損的問題，需要對照標準參數進行調節(jié)，整體看，閥門開啟時墊片承受到了較大的力量，其巨大的軸向力影響了開啟功能。要根據標準參數做好調整，確保再熱主汽閥數據處于標準中，如果數據沒有問題，那么問題就是再熱主汽閥開啟的時候，油動遮斷閥沒有快速釋放軸向蒸汽壓強，導致了閥桿卡澀的情況出現。另外，閥門處于一定熱度時，閥桿和球面墊片會產生不同程度的膨脹，二者的速度不一致也會出現閥桿卡澀。

第二，閥桿徑向的連接處是閥桿與4個襯套結合面，其表面氧化皮會形成小部分空間的堆積，徑向卡澀在所難免。

第三，油缸傳動部分的問題。油缸傳動關乎到設備的運行，如果傳動失靈，也會出現問題，油缸傳動由連桿傳動和彈簧座兩部分組成，通過拆解看到，彈簧保持正常，沒有出現裂紋、銹蝕和變形現象，也就是說，設備不能正常運行，并非是彈簧導致的，能夠全面排除油缸傳動產生的成因。

3.2 介質壓差

機組在正常的狀態(tài)下，再熱主汽閥能夠在設計壓強5.25MPa的常態(tài)下正常啟動運行，不存在卡澀的故障，設備始終處于良好的性能狀態(tài)下，而設備在啟機過程出現了故障，往往也與介質壓差有關，也就是說，平衡閥開啟后再熱主汽閥前后壓差達不到設計的平衡度，油動機不能克服彈簧力和再熱蒸汽對閥板反作用力，此時閥門是不能正常啟動的。通過對設備的再一次認定，對設備進行二次啟動發(fā)現，再熱蒸汽壓強降至0.28MPa時開啟，熱主汽閥也隨之啟動，此時就證明介質壓差對閥門產生了影響，出現了不能正常啟動的現象。介質壓差大小與設備開啟有直接關聯(lián)，從數據計算結果看，如果差偏大則表明平衡閥及所在管道出現了問題。平衡閥DN32的截止閥口徑小，不利于設備長期運行，如果工作時間過長，就會出現異物堵塞管口的現象，再熱主汽閥后壓強就沒有及時建立起來。如果運轉時高壓調節(jié)閥內漏，也是造成再熱主汽閥和高壓調節(jié)閥壓差大的成因，經過對設備的拆解分析，調節(jié)閥正常，有一定的嚴密性，整體外觀上沒有漏點，不存在內漏的現象，那么造成設備不能正常啟動的成因就是平衡閥口徑小出現了堵塞，只有通過一定的技術改良，才能進一步修正，保證設備正常啟動。

3.3 液壓油系統(tǒng)故障

液壓油系統(tǒng)故障也是較為多見的故障成因，因為油路系統(tǒng)是啟動時必要的環(huán)節(jié)，特別是再熱主汽閥的驅動，更是由液壓油缸進行，才能全面驅動運轉，液壓油缸為EH油系統(tǒng)。EH油系統(tǒng)如果出現問題，很大的一部分原因出自液壓油缸動力上，如果動力不夠，就沒辦法驅動再熱主汽閥運轉。在系統(tǒng)運轉過程中，EH油系統(tǒng)起到了至關重要的作用，從油路問題的分析上，我們也不難看到，EH油泵出力不足、伺服閥卡澀及管道堵塞均是最為重要的問題表現，在實際運行時出現的頻率也非常高。再熱主汽閥不能啟動的時候，可直接導致設備無法正常運行，分析成因時，就需要在EH油系統(tǒng)啟動過程中進行，可以設定上限14.5MPa，另一側再熱主汽閥如果能夠及時開啟，則說明就是EH油泵出力的問題，動力不足導致無法啟動。

3.4 冷熱態(tài)形變

再熱主汽閥熱態(tài)與冷態(tài)都會出現溫差，溫度如果出現變化就會導致部件的形變，出現機械卡澀問題。在制作過程中，為了避免溫度過冷過熱出現的變形問題，采取的材質都是高耐熱材質，有一定的抗冷熱伸縮性能，而在實際運轉的環(huán)境下，如果汽輪機冷態(tài)啟動，沖轉到了3000r·min-1后，再熱主汽閥軸桿與閥體溫差達到300℃，從理論上看，軸桿與端蓋軸向間隙3mm，長期使用中一直沒有對設備進行質檢，質檢過程中，也沒有重視軸桿與端蓋軸向間隙的問題，間隙值小于3mm很容易出現軸向碰磨的硬傷，軸桿與端蓋軸向間隙小造成了再熱主汽閥卡澀。

4 處理措施

通過對上述成因的分析，找到了問題的主導因素，再熱主汽閥卡澀的問題主要是閥桿軸向卡澀徑向卡澀、介質壓差導致油動機無法推動閥板造成的，要想全面解決好這些故障，則需要通過以下方法進行處理，全面保持設備穩(wěn)定安全運轉。

4.1 擴大軸向間隙，消除閥門軸向卡澀

以再熱主汽閥閥體主體結構為依據，對軸向間隙進行系統(tǒng)的全面調整，我們設計合理的空間，對軸向墊片厚度和球面墊片厚度進行調節(jié)，使其更加適合當下的空間運轉工況。通過和技術人員的研究，并與制造單位溝通，對油動遮斷閥端蓋墊片加厚1mm±0.2mm，這樣，就能夠使端蓋與軸桿端面間隙加大；對重新出來的球面墊片也減少厚度，控制到1mm±0.3mm，通過這種處理，有效緩解了摩擦硬傷，避免出現機械軸向卡澀。

4.2 平衡管改良，減少閥門介質壓差

再熱主汽閥平衡閥是DN32截止閥，如果稍微進行一下改良，則會更加平衡，避免出現運轉中的堵塞隱患，解決了運轉的風險。通過和技術人員研究，重點把改良部分放于平衡閥改良上，加大的口徑為DN50，加粗平衡管，這樣做的目的是增加了空間，平衡管蒸汽導通速度更快，對設備啟動過程中的壓力有了一定的緩沖，減少閥門開啟前后介質壓差的不同，避免出現故障問題。

4.3 調整蒸汽壓強，減少閥門介質壓差

再熱蒸汽壓強對設備啟動的影響較大，為了減少這種影響，則需要對再熱主汽閥進行改良，全面調整壓力，要對運行的參數進行調節(jié)，保證開啟質量。通過技術研究，操作過程中，如果再熱主汽閥不能正常啟動，可以把再熱蒸汽降低到0.3MPa后再掛閘，如果參數沒有改良，則說明啟動良好，這種方式有效減少了前后的介質壓差。

4.4 改造閥門軸端，消除閥門徑向卡澀

為了減少故障率，也可以對再熱主汽閥油動機進行重新設計，加裝軸桿軸向移位部件，這樣做的根本目的就是對閥桿施加外在的軸向力，這樣，閥桿處于熱態(tài)下也能有效保持軸向運動，避免出現閥桿徑向卡澀的現象，為了達到安裝目的，需要加裝餅式千斤頂、行程開關、導向桿、圓形支撐板及相關千斤頂液壓油相關設備。裝置結構如圖1所示。

圖1 軸桿移位裝置結構示意圖

5 故障排查原則與技巧

5.1 故障排查原則

故障診斷要求準確，故障排查要求安全、快速。故障現象與原因并非簡單的一一對應關系，而是錯綜復雜的關系，這給故障診斷與排除帶來很多困難。一旦故障原因診斷為汽側結垢，就需要解體汽閥清理垢物、修復間隙至合格范圍，檢修過程工藝復雜、耗時長。因此，掌握上述故障排查原則并靈活運用以下技巧，可以提高故障診斷率、大大縮短故障排除時間，這一點是消除汽閥卡澀工作的關鍵點。

5.2 故障排查技巧

當條件允許時，拆去推力桿與連桿之間的銷子，將汽閥分為上下兩部分采用排除法進行故障診斷。使用專用工具人工旋轉閥桿，若汽閥能輕松旋至關閉位，則可以排除汽側結垢原因，診斷重點應轉移到執(zhí)行機構部分。執(zhí)行機構部分的液壓部件（如快速卸載閥、逆止閥等）檢查或更換過程大約只需1h，更換油動機則需要3h～5h。為增加故障診斷經驗，進一步掌握油動機與其他液壓部件的故障區(qū)別，可事先準備一塊20MPa的壓力表和一個合適的接頭，將壓力表和接頭接通于油動機下腔室，回裝銷子，做一次機組掛閘、打閘試驗，通過壓力表數值監(jiān)測油動機下腔室油壓變化情況，若打閘后壓力表數值能迅速降低到1MPa左右而汽閥仍然卡澀，則可判定故障在油動機；反之，故障在其他液壓部件。

6 結束語

600MW汽輪機組再熱主汽閥卡澀是造成設備不能正常運轉的關鍵，要全面進行技術改良，才能保證設備良好運轉，通過從動靜間隙、管道壓差及液壓油路等方面查找成因，最后制定出了系統(tǒng)優(yōu)化的措施，排除了再熱主汽閥卡澀問題，以此，提升機組運行整體效率。