汽轮发电机组中抽汽调节阀的技术改造方案

发布时间:2011-09-06  点击数:2541

      天野集团汽轮发电机组的透平是采用西门子技术,由杭州汽轮机厂制造,属于抽汽冷凝式汽轮机。汽轮发电机组型号为:EHNK40/45/60,额定功率为:16750KW,主气压力为10MPa,抽汽压力为:3700KPa~4300KPa。1997年正式投产到2001年5月30日,汽轮发电机组因抽汽调节阀问题,停车大约30多次,给公司造成重大经济损失。为此公司多次组织事故分析并进行技改,本文就事故现象、技改及技改效果作出评价和分析。

一、抽汽调节阀出现问题的现象

      1、汽轮发电机组投抽汽后,经常出现阀杆逆时针快速旋转,造成阀杆的填料漏汽严重,阀杆卡涩,关节轴承及阀杆本体多次断裂。阀杆转动,说明阀头也是转动的,并造成阀头底部的定位螺母上部的弹性垫片严重磨损,使阀移位,阀头掉。

      2、机组投抽汽后,油动机、阀体剧烈震动,且阀位波动大,发电量波动大、抽汽压力不稳,造成3.9MPa管网压力不稳,后续工况波动。

      3、2001年上半年,在退抽汽时,连续几次出现调节阀回关,而“WOODW ARD505”调速器显示LP阀(抽汽调节阀)阀位全开,为99.98%,ND(低压二次油压)为0.45MPa,现场LP阀处于全关位,抽汽压力快速上升到4600KPa,抽汽安全阀(其设定值为4.5MPa)起跳,3.9MPa管网(汽轮发电机抽汽供3.9MPa管网)的排空PIC-706开,主汽阀开度增大到83%(原来为65%),而发电量突然大量下降到5000KW,造成SX管网(10MPa管网)压力快速下降.高压锅炉为此超负荷运行,经紧急处理无法使LP阀打开,只得打闸停机。

二、抽汽调节阀出现问题的原因分析

      1、抽汽调节阀入口蒸汽不均匀,使阀头受力不平衡,造成阀头逆时针快速旋转,出现填料严重磨损,漏汽严重,阀材卡涩,关节轴承、阀杆断裂,导致阀头定位螺母及其上部弹性垫片磨损严重,阀头掉,阀位波动。同时,造成阀体油动机剧烈振动,出现阀杆、关节轴疲劳断裂。

      2、蒸汽在阀头的蒸汽管口形成涡流,造成阀头油动机剧烈振动,出现阀头和阀套的配合间隙因磨损而增大,结果使阀头上腔压力成倍增加。

      3、阀头与阀套的配合间隙因磨损、汽流冲刷而增大,出现漏汽量增加,阀头上腔的压力增大。阀头上腔泄汽孔相对变小,泄汽量低于漏汽量,这样,阀头上部压力远大于下部压力,而油动机的提升力远小于阀头上部蒸汽压力,出现阀头表皮顶部到全关位,抽汽压力快速升高,其安全阀起跳,抽汽量猛增,PIC-706排空开,SX管网压力快速下降。抽汽调节阀表皮顶部全关,切断进入低压缸的进汽,发电量突然大量下降,为了设备安全、只得紧急停机。

      4、主汽压力相对过高,造成SX管网压力高选控制阀PIC-736经常开,出现3.9MPa压力高(PIC-736减压汽到3.9MPa管网),使抽汽调节阀阀位变化频繁,变化范围大,工况不稳,这是外因。

三、抽汽调节阀的技术改造方法

      技改以前,汽轮发电机组因抽汽调节阀问题,连续运行时间最长是29天,平均20天。刚开始,采取的办法是加粗阀杆,调整阀关节固定间隙,但都失败了。2001年3月份,经认真分析,找到了准确的原因,采取了有效的技术改造,用最小的经济投入,最终基本解决了问题。下面就是技术改造的方法。由附图A、B、C、D表示四种改造方法。

      1、在阀上增加防转定向销,左右各一个,销子材料是12CMoV,销子长45mm,是l2的圆柱销。在阀头相应加开二只导向槽,导向槽深度14mm。增加防转销,从根本上消除阀头由蒸汽产生的不平衡力,使阀头只随工况(负荷,抽汽)的变化而变化,阀头只能上下移动,不能转动、振动。此改造方法可参看附图A。

      2、在阀套上加焊缓流均汽网,使汽流均匀作用在阀头上,同时,降低汽流的流速,减少涡流,这样,阀头受蒸汽作用力尽可能平衡,消除阀头旋转、振动。这一改造方法是第一种改造方法的补充,由附图B可见。

      3、阀头、阀套间隙间磨损而增大,为了保证其间隙符合设计要求,由厂家按照原设计图纸加工了一套新阀头、阀套。改造是在新加工的备件上进行的。新加工的备件,其间隙很小,漏汽量就比较小,阀头上腔汽压就相对减小,阀头表皮顶部全关闭的因素,也就减少了。新加工的阀头上没有最小流量孔,为完善其作用,补开了两个Ф8的孔,孔的位置由附图C可知。

      4、增加阀头上腔泄汽孔数目。原设计阀头上腔泄汽、泄压孔是2个(Ф6孔,现在对称增加2个。这就从根本上解决了因阀头与阀套存在间隙或间隙因磨损冲刷增大,漏汽量增大的问题。增加孔的目的是把漏汽完全排泄,使阀头上下压力平衡,也就不会出现阀头上腔压力高的可能,更不可能造成阀头表皮顶部全关闭。由附图D可知此改造点。

      5、PC-736是SX管网高选的控制阀,SX管压高时,就由PC-736减压到3.9MPa管网。而汽轮发电机的抽汽是供3.9MP管网的,正常时3.9MPa网管完全由抽汽来供的。以前运行中经常出现因SX抽汽。使其抽汽调节阀开关频繁,造成了阀位不稳,发电量波动,并威胁设备的安全。现在把PC-736的高选设定值由原来的10.2MPa提高10.5MPa,既能保证抽汽调节阀的稳定,又能保证改造后的防转销受到尽可能少的磨损。

四、抽汽调节阀技术改造后的效果

      汽轮发电机组的抽汽调节阀经上述技术改造后,经过最初两个月的运行观察,基本上达到了理想的效果。经改造投抽汽后,抽汽调节阀工作稳定,阀杆不转,阀体、油动机振动很小,填料没有漏过,阀杆没有断过(阀杆是原设计的阀杆,没有加粗),阀头的定位螺母及其上部的弹性垫片也没磨损,阀位定位没变,发电量波动很小,阀头也没掉过。因后续工号及其他问题,多次投退抽汽,抽汽调节阀也没出现表皮顶部全关。因其他问题,汽轮发电机组停车时,拆开抽汽调节阀进行检查,技术改造后加的防转销、导向槽几乎没有磨损。第三月,因外界原因减少了发电量,但发电量仍可达到650万度。此后每月发电量都在850~950万度。通过近三年的正常运转说明,抽汽调节阀事故原因分析正确,技术改造方法得当,经济投入小,解决了抽汽调节阀长期存在的问题,保证了公司全部内用电的供应。并在六次电网大面积停电的情况下,保证了生产的正常运行,为公司创造了可观的经济效益。