高压主汽门及调门卡涩的原因分析与防范措施.pdf

第 3 3卷 第7期 2 0 1 1年 7月 华 电技 术 Hu a d i a n T e c hn o l o g y V0 l _ 3 3 No 7 J u 1 2 01 1 高压主汽门及调门卡涩的原 因分析 与 防范措 施 刘平 ， 吕鹏飞 ( 安徽华电宿州发电有限公司， 安徽 宿州2 3 4 1 0 1 ) 摘要： 介绍了某电厂6 0 0 MW超临界机组高压主汽门、 高压调门的结构 、 作用， 分析了高压主汽门、 高压调门卡涩原因， 提出了防止高压主汽门、 高压调门卡涩的具体方法和措施。 关键词 ： 高压主汽门； 止退螺钉 ； 高压调节汽门； 卡涩； 高温氧化皮； 防范措施 中图分类号 ： T K 2 6 8 文献标志码： B 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 1 ) 0 7 0 0 5 6 0 3 0 引言 某 电厂 1 ， 2汽轮机组 均采用 上海汽轮机有 限公 司引进技术生产 的超临界 、 一次中间再热、 三缸 四排汽、 单轴、 凝汽式汽轮机 ， 型号为 N 6 0 0 2 4 2 5 6 6 5 6 6 。汽轮机控 制系统 采用 O V A T I O N公 司生 产 的电液调速系统 ， 机组设 置 1 2个油动机 ， 分别控 制 2 个高压主汽门、 4个高压调速汽f 1 、 2个中压主 汽 门及 4个 中压调速汽门。 高压主汽 门是汽轮机用 于快 速切断汽轮机进 汽、 停机的保护装置 ， 其结构类似于截止 阀， 用压力 油控制快速关闭和开启 ， 关闭时间小于 0 2 S 。高压 调节阀由轴向弹簧关 闭和用轴向油动机开启 ， 调节 阀设计关闭时间小于 0 2 s 。高压主汽 门、 调门是汽 轮机防止超速的最关键保护装置 ， 汽轮机防超速保 护也是通过快速关闭高 、 中压主汽 门及调 门来 实现 的。汽轮机一旦超速 ， 很容易发生飞车、 轴系断裂 、 汽轮机报废等恶性安全事故 ， 从而造成严重的经济 损失 。 高压主汽 门检修时 ， 一般采用 向里旋进止退螺 钉顶住主汽门高压弹簧 的方法取出连接销子 ， 解体 主汽 门。这种方法本 身没有什么危害 ， 但止退螺钉 一 旦卡涩 ， 检修人员 图方便 认为不会影响主汽门工 作 ， 且 取 出也 很费事 ( 即需要钻孔 、 又需要重新攻 丝 ， 工作量很大 ) ， 于是便遗 留在主汽门阀体上 ， 给 机组安全运行留下了巨大的隐患。 高压主汽门、 调门卡涩事件屡见不鲜 ， 最常见原 因为高温氧化皮造成阀杆与阀套卡涩及高压主汽 门、 调门阀套 、 阀杆同心度改变 ， 使动、 静间隙消失而 造成卡涩。 收稿 日期 ： 2 0 1 00 53 1 1 高压主汽门、 调门结构概况 高压主汽 门为 卧式结 构， 主阀 内部有 预启 阀。 当阀门在关闭位置时， 进 汽压力作用和压缩 弹簧 的 载荷作用将 2个阀碟同时紧压于其阀座上。预启 阀 阀碟与阀杆相互问为挠性联接 ； 当其关闭时 ， 预启阀 阀碟的密封面在主阀碟 内能 自由对中关 闭； 当阀杆 被油动机向开启方向移动时， 先开启预启阀， 待其开 足即预启阀碟反 向密封面与主阀碟衬套平面形成密 封后 ， 主阀碟开始 开启 ， 当主阀碟全开时 ， 阀杆上反 向密封面与阀盖衬套平 面又形成密封 ， 主汽门的这 种密 封 称 之 为 自密 封。预 启 阀全 开 的 行 程 为 1 2 5 m m， 主汽门全开行程为 1 1 7 3 mm， 主汽 门阀门 总行程为 1 2 9 8 m m， 高调 门行程为 5 5 8 m i l l 。 高压调门是单座提升式 阀， 每个阀碟由阀碟螺 母和阀套制成 ， 以便与阀杆成挠性连接。调节 阀由 轴向弹簧关闭和用轴向油 动机开启 ， 调节 阀设计关 闭时间小于 0 2 S 。调节汽 阀的阀座也镶嵌在阀壳 底部 凹槽上 ； 2个调节 阀阀盖用垫 片和螺栓联接到 调节阀阀壳顶部 ； 调节 阀阀盖和调节 阀壳体接合面 用预应力 ( 拧紧 ) 螺栓来密封 ； 对 主蒸汽进汽管的 2 个出口位于调节阀阀壳底部。 2 故障经过 2 0 0 9 0 3 0 5 T 2 2 ： 1 0 ， l机组因锅炉大包 内 一 过热器管道泄 露而停 机消缺 ， 打 闸后 1 机 组 2 高压 主 汽 f 1 T V 2关 闭不 到 位 ， D E H 画 面显 示 有 1 1 开度 ， 就地检查显示约有 1 5 m m开度 ， 检查 1 机组 4个高调 门关闭正常 ， 联 系维护人员进行 了处 理。汽轮机惰走时间 5 6 ra i n ， 与机组正 常惰走 时间 相同 ， 说 明汽轮机高压调门关闭严密。 2 0 1 0 0 7 2 0 T 0 9 ： 5 7 ， l 机 组在 做高压 调 门 第7期 刘平 ， 等 ： 高压主汽门及调 门卡涩的原因分析与防范措施 5 7 活动试验 时 ， 2高压调 门发 生卡 涩， 卡 在 7 5 位 置 ， 用大锤敲击阀体后 ， 卡涩现象暂时消失 。其后连 续数周在做高压调 门活动试验时， 2高压调门仍有 卡涩现象发生， 直至2 0 1 0年 1 0 月小修解体 2高压 调门 ， 发现发生卡涩的高调 门阀杆与 阀套均生成了 很厚 的氧化皮 ， 因而可 以断定造成高调 门的主要原 因为过厚的氧化皮进 入阀杆与套 间而 引起高 调 门 卡涩。 3 原 因分 析与处理 2 0 0 9 0 30 6 T 0 9： 0 0 ， 专业人员 在现场查 找 分析 1 机组 2 高压主汽门T V 2 关闭不到位原因时 发现， 1 机组高压主汽门T V 2大修时遗留4 个止退 螺钉未旋 出， 1机组高压主汽 门 T V 1大修 时也遗 留2个止退螺钉 未旋 出。在检修高压 主汽 门时 ， 止 退螺钉向里旋进， 用来顶住高压主汽门弹簧托盘， 拿 出高压主汽门门芯轴与驱动轴连接销子 ， 取出高压 主汽 门阀芯。其 中一个螺钉较其他螺钉短约 3 c m， 判断此螺钉未 完全退 出 ， 顶住 1机组 高压主汽 门 T V 2弹簧 ， 使主汽门关 闭不到位。因高压 主汽门弹 簧在弹簧座内有一定的框动度， 可以偏离一边 8 1 0m m。在大修后 ， 开机前要 多次做主 汽门活动及 全行程关闭试验 ， 检查高压 主汽门均开关正 常( 主 汽门静态试验) 。现场检查发现， 1 机组高压主汽 门 T V 2弹簧明显 向 1机组 高压主汽 门 T V 2 ( 高压 主汽门右侧) 处偏斜。当即判断为 1 机组高压主汽 门 T V 2被此止退螺钉卡住 ( 如图 1 、 图 2所示) 。 图 1止退螺钉现场安装位 置示意图 ( 大修主汽门解体时照片) 通知检修人 员将此螺钉 向外旋 出 8圈后 ， 螺钉 旋不动了。此时， D E H画面 1机组高压 主汽 门 T V 2开度指示 值 为 4 。联 系 维护部 有关 人员 办 票， 将其余主汽门、 调门 E H油进油阀关闭( 因汽机 刚停机不久 ， 高 中压 主汽 门、 调 门开启后 汽缸将进 冷水冷汽 ， 造成汽缸及转子变形 。关闭其余主汽门、 调门 E H油进油 阀， 防止挂 闸后除高压主 汽门 T V 2 图 2 主汽 门止退螺钉部分旋 出后 照片 以外 的主汽 门、 调 门开启 ) ， 联系热控部有关人员将 1机组挂闸。将 1机组高压主汽 门 T V 2开启后 ， 用槽钢在主汽门弹簧托盘与主汽门门座 中间顶住高 压主汽门 T V 2 ， 防止其突然关 闭而对工作人员造成 人身伤害 ； 用切割机在主汽门弹簧托架处 割除 1 c m 长的止退螺钉凸出部分 ， 割除部位应打磨光滑， 将阀 座外部此止退螺钉剩余部分一并割除( 以后大修 时 ， 止退螺 钉孔处 需重新 攻丝 ) 。取 出槽钢 后 ， 试 开 、 关高压主汽门均正常。 1机组高压主汽门 T V 2 关闭后开度指示 1 1 ， 热工专业人员重新 调整定 位主汽门行程后恢复正常。现场检查 2机组发现 ， 2机组高压主汽门 T V 2也有一止退螺钉未退 出， 因 2机组正常运行 ， 主汽 门为开启状态 ， 从 主汽 门弹 簧托架处可以看出止退螺钉无凸出部分。 2 0 1 0年 1 0月小修 时解体高调 门发现 ： 阀杆 及 阀套等部件氧化皮较厚 ， 在 阀杆 、 阀套、 阀蝶 、 阀腔 内 均生成了很厚 的高温氧化皮 ， 阀套上高温氧化皮最 厚处达 0 2 4 mm， 阀蝶上高温氧化皮最厚处达 1 0 0 m m， 阀杆上高温氧化皮最 厚处 达 0 1 5 mm， 且高温 氧化皮有成片脱落的痕迹。该电厂主汽门阀杆与阀 套的正常间隙为 0 2 5 0 3 0 m m， 高温氧化皮已经 导致阀杆与阀套间几乎没有间隙， 引起调 门卡涩 ， 如 图 3所示 。 图3 小修时尚未清理干净氧化皮的 2高调门阀杆 5 8 华 电技 术 第 3 3卷 高温氧化皮产生的原因： 当蒸汽在 4 5 0 5 7 0 o C 时， 铁与水蒸气发生反应生成鳞片状黑色 F e O 高 温氧化皮( 3 F e+ 4 H 2 OF e 3 O 4 + 4 H 2 ) 。金属高 温氧化现象是普遍存在的， 由于结构上的原因， 高调 门对蒸汽介质有节流调节作用 ， 它可能是加速氧化 的一个重要因素。经解体检查发现， 阀座与阀芯的 密封线用红丹检查是连续完整 的， 阀的圆柱面、 阀杆 及阀杆套表面出现灰色( 灰白色) 氧化皮， 其厚度为 0 1 0 0 1 5 m m， 形如鱼鳞状。氧化皮有局部脱落现 象， 沿整个圆柱面均匀分布， 阀杆与阀杆套之间的间 隙由正常的 0 2 5 0 3 0 mm变为 0， 从而 出现卡涩。 对阀杆表面氧化皮进行了化学分析， 发现其主要成 分为氧化铁， 阀杆材质为2 C r 1 2 N i M o W V； 解体检修时 发现阀杆、 阀套表面的氧化皮尤其厚， 其成因可能与 阀杆 、 阀套表面材质有关。所以， 应考虑更换抗高温 氧化性能好的材料的阀杆和阀套。 高压调 门氧化皮卡涩处理采取的主要措施 ： ( 1 ) 阀座少量 的氧化皮用 金相 砂纸抛光 ， 清理 干净 。 ( 2 ) 阀芯密封面上 的灰 白色鳞片状 氧化皮用车 床车去。 ( 3 ) 阀杆与阀杆套表面及接触面的灰色鳞片状 氧化皮可用砂纸打磨 。将氧化皮 车掉或用砂纸打 磨 ， 使阀芯和阀芯套筒之间恢复正常间隙。高调门 经处理装复后 ， 开机运行正常、 活动试验正常。 彻底检查处理 ， 消除隐患。 ( 4 ) 定期进行油质分析化验 ， 保持油质合格 ， 防 止油中带水或杂物造成调节机构腐蚀或卡涩。 ( 5 ) 加强蒸汽品质监督 ， 防止 高、 中压主汽门及 调 门等 门杆因蒸汽品质差造成结垢卡涩。 ( 6 ) 机组长期停用 时应做好保养工作 ， 防止调 节机构出现锈蚀 、 卡涩。 ( 7 ) 缩短 机组 高压 主汽 门、 调 门 的检 修周 期。 由于金属部件与高温蒸汽相接触 ， 氧化皮的产生是 不可避免 的， 可通过解体检修来除去部件表 面氧化 皮 ， 检修周期缩短 的意义 在于当高温氧化皮 的厚度 还不足以造成 阀门卡涩时就将其 除去 ， 从 而避免卡 涩事故的发生 。 ( 8 ) 在对主汽门、 调 门检修时， 要扩大去除氧化 皮部件的范围， 以前只是除去 阀杆与套上的氧化皮 ， 而现在则要求包括阀蝶在内的全部套上氧化皮均去 除干净 ， 以防其他部位脱落 的氧化皮 进入阀杆与 阀 套的间隙。在大 、 小修过程中， 对主汽门、 调门检修， 要加强对主汽 门、 调 门同心度及变形情况的检测 ， 发 现同心度超标及变形超标应及时处理。 ( 9 ) 采用抗高温氧化能力更强 的金属取代主汽 门上抗氧化性能较差的材料 ， 或是 在阀套 与阀杆表 面涂镀一层抗高温氧化能力更强的金属来减缓氧化 皮 的产生速度 。使一个大修期 内氧化皮的生成厚度 不足 以造成 阀门卡涩。 4 防范措施 5 结论 ( 1 ) 机组大修后， 一定要严格验收， 主汽门止退 螺钉要一律取下 ， 现场不准遗 留。将 1机组高压主 汽门 T V1止退螺钉全部取下 ， 2机组 高压主汽 门 T V 2止退螺钉因旋不动 ， 外露部分割除。 ( 2 ) 各主 汽 门、 调速汽 门开关 灵活 ， 严 密性合 格 ， 发现缺陷及 时消除。在任何情况下都要绝对禁 止强行挂闸 、 冲转。 ( 3 ) 定期活动各主汽门、 调速汽 门， 定期做抽汽 逆止 门活动试验 、 防止蒸汽倒流引起超速。将 主汽 门的活动试验 由原 1 0 行程改 为全行 程。由于主 汽门在机组正常运行时不参与机组控制， 一直处于 全开的位置， 易造成其阀杆与套间氧化皮的堆积。 虽然在机组正常运行时有 每周一次 1 0 行程 的活 动试验 ， 由于活动范 围很小 ， 不足以阻止氧化皮的堆 积 ， 而全行程试验则可在一定程度上减少氧化皮 的 堆积 ， 从而避免卡涩事故的发生。有利于预先发现 主汽门是否 已卡涩 ， 提前采取对策避免了机组跳 闸 时主汽门未关使机组发生飞车的事故。同时， 对于 已发现卡涩的主汽门、 调速汽 门， 遇到停机机会必须 某电厂高压主汽门卡涩的原因是大修时遗留的 止退螺钉未全部旋出 ， 因高压主汽 门弹簧在弹簧座 内有一定的晃动度， 导致 高压主汽 门卡涩。该厂高 压调门卡涩的原 因是阀腔 内生成了很厚的高温氧化 皮， 导致阀杆、 阀套之间活动间隙减少， 从而造成高 压调门卡涩。因此 ， 及时去除高温氧化皮是防止 高 压主汽门、 高压调门卡