300MW机组高调阀杆松脱原因分析及处理

300MW机组高调阀杆松脱原因分析及处理

陈伟雄

广州恒运集团公司广东广州萝岗区开发区西基路8号510730

摘要：本文分析了东汽产300MW汽轮发电机组高压调节汽门运行中阀杆松脱的主要原因，采取有效的临时措施及改造经验，为同类故障的处理提供参考。

关键词：高调阀杆松脱原因处理

1概述

我公司#8、9机组是东方汽轮机有限公司设计制造的最新第八代N300-16.7/537/537-8机组，为亚临界、一次中间再热、单轴、两缸、两排汽、凝汽式汽轮机。本机组设有四个高压调节阀、二个高压主汽阀、二个中压联合汽阀。各主汽及调节阀油动机均为单侧进油油动机，阀门开启由油压控制，关闭靠操纵座的弹簧力来完成。

2故障的发生

#8机组于2007年5月投产，不久后分别于2007年8月和11月发生了#2和#1高压调节阀十字头与阀杆松脱缺陷，#9机2008年3月投产不久后也发生了#3高压调节阀阀杆松脱缺陷。

#8机正常运行，运行人员监盘发现相同负荷下，#3、4高调阀开度越来越大，超出正常运行参数的波动范围，于是联系检修人员现场检查。检修人员利用机组低负荷期间对各个调门进行逐个关闭试验，找出了#2高调阀关闭开度不正常，当指令为零时，反馈尚有17%(约40mm)的开度，经现场关闭其油动机进油门确认，#2高调阀操纵座开度指示与反馈值相符,由此判断该阀阀杆脱落。

3高调阀阀杆松脱原因分析

东汽的300MW机组高压调节阀的操纵方式是采用杠杆机构，整个操纵装置的设计借鉴了日立600MW机组高压调节阀操纵机构的结构方式，阀杆与操纵座中的十字头采用螺纹形式直接联接，采用打横向圆柱止动销防松。

高压调节阀阀杆与操纵座连接简图见图一。从此类故障的实际处理来看，产生调节阀杆与十字头联接失效问题的多数原因系阀杆顶部与十字套间的垫环接触未满足设计无间隙接触的要求，实际安装存在间隙，造成十字套与阀杆间的圆柱销在机组停机打闸、调节阀快关及变负荷过程中承受冲击载荷，圆柱销承受很大的剪切应力而断裂，螺纹止动失效，阀杆在汽流的扰动下逐渐部分退出十字套，使得阀杆变长。在机组阀门活动试验或打闸停机时，调节阀虽已关闭，而就地与集控室检查显示调节阀卡在某个阀位，调门仍存在一定开度的假象。情况严重时，阀杆与十字套间的螺纹磨损损坏，造成阀杆脱落。另外，圆柱止动销太小且材质不合理（φ10，碳钢材质），也是造成销子容易剪断，螺纹止动失效的又一原因。

4处理及结构改进

停机后，解体操纵座后发现阀杆和十字头螺牙已磨损，整个阀杆脱落，若彻底消除缺陷，需更换阀杆和十字头。因备件及检修工期的原因，在没有解体阀门情况下，我们采取用链条葫芦拉紧十字头使其紧紧顶住阀杆头，再将圆柱止动销孔扩大至φ17，用高强度合金钢精确配制销子，组装后再松开链条葫芦，以使阀杆头与十字头之间没有间隙，减少销子承受的剪切力。临时处理后，机组运行了一年多至大修都没有问题。

大修时我们对十字头与阀杆连接方式进行了如下改造。

如图二所示，将原十字头的螺纹部位补充加工扩大成一圆柱孔，增加一提升螺母作为阀杆与十字头的联接用，提升螺母外圆与十字头上的孔采用间隙配合，在提升螺母外圆上开一导向槽，在十字头上装一导向销以防止提升螺母转动，并保证提升螺母可以上下移动；提升螺母的定位由一螺塞完成；先旋转螺塞，然后测量出提升螺母与十字头之间的顶部间隙，保证该间隙值为3mm后，再装入止退螺钉，以防螺塞退出。阀杆端面与十字头之间仍需通过调整垫片来进行调整，阀杆端面贴合要求可适当降低，允许该处存在微小间隙。以防止阀杆与十字头之间相互转动，在阀杆上加工两个凹槽，用一止动板限制其转动，止动板采用焊接的方式固定在十字头上。

改进结构主要有以下优点：

①将阀杆与十字头的直接联接变为间接联接，提升螺母顶部留有一定间隙，可有效的避免因高压调节阀装配未达到设计要求时，机组打闸过程中阀杆螺纹受冲击力，从而可根本杜绝阀杆螺纹咬死现象；

②该结构保留了原阀杆、原十字头等主要零件，增加零件少，结构简单，仅需对原十字头补充加工，所以投入改造资金较少；

③现场复装的装配要求较原设计低，操作性强。

改进后运行效果

高调阀阀杆与十字头联接方式改造后，机组投运正常，后因机组投入一次调频，#3高调门动作频繁，汽流扰动使阀杆振动加剧，阀杆又松脱。停机检查发现止动板与十字头的焊缝只采用分段焊，焊缝质量不过关，止动板从焊缝处断裂，导致阀杆松动退出。经重新安装，止动板与十字头焊接采用如下工艺：

止动板厚度为25mm,材料为35CrMoA,现场采用镍基焊丝冷焊法施焊，焊丝牌号ERNiCr-3(或WelTIG82),也可选用ER309不锈钢焊丝，氩弧焊焊接，焊丝直径φ1.6或φ2.0，焊前打磨待焊处及周边见金属光泽。

施焊处低温预热100-150℃，注意焊肉饱满，以及息弧后对焊接部位的氩气保护，采用对称施焊，焊缝尺寸k>=6mm,全周满焊，无咬边,最终采用砂轮机打磨消除引弧和收弧缺陷。

焊后不进行单独热处理，用保温棉覆盖包扎焊缝使其缓冷，至室温24小时后，PT检查满足JB4730Ⅱ-005要求。

按焊接工艺要求处理后投入运行，效果良好，确保了高调阀的安全运行。

6.结束语

高调阀阀杆因运行中汽流扰动，极容易出现阀杆松脱，阀杆与十字头联接方式改进后，止动板的焊接容易被忽视，是导致再次出现问题的主要原因，应吸取教训，引起足够的重视，确保焊接质量，才能确保阀杆的可靠连接。本文是实际的案例分析处理，提供了宝贵的经验教训，具有较好的参考价值。