200MW汽轮机高压调节阀座下沉故障原因与治理措施

发布时间:2011-09-06  点击数:2867

      某热电厂4号机组是NC200/160-12.7/535/535型中间再热抽凝汽供热机组,工厂编号D35。机组采用喷嘴配汽,高压缸进汽共有2个主汽阀和4个调节阀。1号、4号阀共用一台油动机,2号、3号阀共用一台油动机。

      高压调速汽阀的阀座镶嵌在阀壳内,为防止阀座下沉和转动,在阀座上部加工有一凸肩,并通过一定的过盈配合及两个定位销钉将阀座与阀壳紧密地结合在一起,如图1所示。

图1 高压调节阀座安装图
1-阀套;2-阀蝶;3-阀座凸肩;4-销钉;5-阀座;6-阀壳

      2001年3月,4号机组小修后启动。在启动过程中,发现左侧高压油动机行程25mm时,2号高压调节阀行程约8mm,无法继续开启。反复活动,油动机仅能在25mm以下活动正常。当时油动机下部油压高达2MPa,说明开启力足够。检查外部油系统及操纵机构异常,判断可能是调节阀内部故障。停机,解体2号调节阀。

一、故障原因分析

      在正常运行时,阀杆带动阀蝶,阀蝶上导向键在阀套的导向槽内上下运动,起到限位的作用。无论调节阀关闭或开启,导向键应始终在槽内。解体2号调节阀后,发现主阀蝶上导向键脱离阀套上导向槽,顶在阀套边缘。测量该阀行程为68.7mm,查阅历年检修纪录,该阀行程1998年大修后为52mm,2000年3月小修后为59.7mm。由2号调节阀行程数据可见:该阀行程逐年增大,其行程增大的原因是阀座逐年下降,只是在当时未予以足够重视。

      综上所述,此次2号高压调节阀无法开启的原因为:该阀在机组运行时始终承受高温535℃,其阀壳上凸肩设计偏小,阀座与阀壳配合过盈量偏小,阀座长期承受调节阀关闭时阀蝶的冲击,将阀座与阀壳间的销钉切断,致使阀座下沉。阀座下沉量较大,达16.7mm,在阀门关闭时,阀蝶的导向键已经脱出了阀套上的导向槽。开机时,预启阀先开启,阀蝶受到汽流冲击而旋转,其导向键偏离导向槽口,顶死在阀套上,致使阀蝶在预启阀开启后(预启阀行程为8mm)无法继续开启。造成了此次停机事件。

二、临时处理措施

      由于当时无阀座备品,不具备彻底处理条件,经研究,决定临时处理,待以后机组检修前做好充分准备再进行彻底处理。

      临时处理此故障,保证机组正常运行的关键在于使阀蝶上的导向键始终在导向槽内,采用加长导向键长度即可暂时解决此问题,如图2所示,在导向键的顶部进行堆焊,堆焊高度10mm,等于是将导向键加长了10mm。这样,可以保证在该阀门关闭时,导向键不会脱离导向槽。

图2 阀蝶

      经过上述临时处理后,开机正常,未再出现类似问题。

三、治理方案

      经过临时处理后,虽然暂时解决了问题,但调节阀座仍有继续下沉的可能,所以,必须从根本上进行治理。2002年3月,利用机组小修机会,进行了根治。

      1、准备工作

      (1)向制造厂定购4台调节阀座毛坯,仅进行粗加工,根据现场实际情况进行精加工。
      (2)制作拔取阀座专用工具,如图3所示。

图3 拔阀座示意图
1-千斤顶;2-阀壳;3-专用工具;4-铁丝;5-阀座

      2、解体情况

      根据历年的检修纪录,1号、2号、3号高压调节阀行程都有不同程度的增大,所以决定将此3台阀进行处理。拔取阀座时,将专用工具如图3所示放好,并用4个火把在阀壳上相应于阀座位置加热至300℃,再用千斤顶即可将阀座取出。

      阀座取出后,检查其与阀壳配合部位,发现阀座凸肩已成为斜面,销钉已被切断,在取阀座时,很轻松即可取出,说明阀座与阀壳配合紧力不够。

      3、治理方案及过程

      根据解体检查情况,制定了处理方案如下:

      (1)加大阀座凸肩尺寸,由原来的Ф224加大至Ф230,增大作用面积。
      (2)加大销钉的直径,由原来的Ф20加大至Ф22,增大其连接强度。
      (3)加大阀座与阀壳的配合紧力,过盈量取制造厂提供的范围的上限0.15mm。

      2002年3月,在机组小修中进行了以上工作,在工作过程中需要注意以下几点:

      (1)阀座取出后,与阀壳配合面会出现拉痕,需要加工阀壳内壁,加工时用摇臂钻床作镗床进行车削,为保证加工精度,钻床的找平固定尤为重要。
      (2)阀壳内壁尺寸的测量需要制作专用量具进行,如图4所示。

图4 阀座与阀壳配合面测量
1-阀壳;2-专用量具;3-百分表

      (3)阀座应进行冷装,装入前,放入干冰中或液氮中静置一段时间,安装前,用火把加热阀壳至300℃。取出阀座测量其外径小于阀壳内径时,方可放人阀壳。安装过程要迅速、准确,否则,可能发生阀座装不到位情况。

四、结论

      经过上述治理,4号机组运行至今,再没有出现高压调节阀座下沉现象,说明治理是成功的。经过治理该故障,得到了一些经验教训:

      1、在机组大小修中,对于高中压主汽阀、调节阀都应注意其行程的变化,如发生较大变化,则说明有可能发生阀座下沉现象,需要及时进行治理。
      2、据了解,类似问题在许多电厂都出现过,该故障比较普遍,建议制造厂对此予以足够的重视,在设计中采取足够的措施避免出现类似故障。