湛江发电厂1、2号机组1995年投产。汽轮机为东方汽轮机厂生产的N300-16.5/537/537-3型中间再热凝汽式，配汽机构采用喷咀配汽，高压缸共有4个调节阀，对应4 组喷咀。调节阀阀座与阀壳的安装采用过盈配合，靠阀座凸肩承受蝶阀关闭的冲击力。阀座与阀壳由2个直径d15mm的销钉固定。阀座下端部与阀座留有（10~20）mm不等的间距（图1）。
一、问题分析
1998年以后，发现1、2号机高压调节阀阀座有不同程度的下沉，但当时未引起重视。2号机小修后，在2000年11月30日并网带负荷时发现右侧高压油动机（控制1、4号调节阀）开到115mm时再无法开启（最大行程180mm），机组只能带180MW负荷。经活动试验，该阀只能在（0~115）mm范围活动，反复开关调节阀均无效，经检查发现：
（1）油动机活塞下部油压3.4MPa偏高，说明油动机开启动力足够；
（2）油动机开试115mm，活动正常，无卡涩现象。
判断问题来自1号高压调节阀。后对此阀解体检查，发现蝶阀脱落出阀套导向槽，阀座严重下沉达11mm。
二、故障原因
1、蝶阀导向键脱位
正常运行中，当调节阀开启或关闭时，阀杆带动蝶阀，依靠蝶阀两侧导向键在阀套的导向槽内做上下往复运动，导向键应始终在导向槽内不得脱出。导向键长70mm，键与槽有10mm的重叠行程，导向槽上部还有65mm的富裕行程，所以，蝶阀既不会顶住上部阀套，也不会脱离阀套下部的导向槽。然而，当阀座下沉时，蝶阀向下关闭时的行程增大，阀座下沉大于10mm时，蝶阀导向键即从导向槽中脱出。此外，由于预启阀开启（或蝶阀半开状态时），蝶阀四周的高压蒸汽涡流使蝶阀产生旋转，其导向键因之偏离槽口而被顶死在阀套边缘固定部分，故油动机提升不动，使调节阀不能向上开启。由于4号调节阀与1号调节阀共用同1个油动机，所以2个调节阀均无法开启。
2、调节阀阀座下沉
将调节阀解体后发现1号阀座下沉达11mm，阀口线与阀壳内弧成明显台阶状 ,阀座松动，2只d15mm的固定销子被剪断。按照设计，为防止阀座下沉，并使之不松动的主要措施有3个：
（1）阀座上部设计凸肩，即翻边，主要承受蝶阀关闭时的向下作用力；
（2）阀座与阀壳间为过盈配合紧力；
（3）阀座与阀壳间由2根直径d15mm的销子固定。
然而，事实上阀座凸肩设计偏小，且阀座与阀壳的结合面不平（结合面有一环状凸起，故为线接触而非面接触），影响凸肩结合面受力。当汽机打闸时，由于蝶阀关闭的巨大冲击力，使阀座凸肩变形，于是冲击力下传，克服过盈配合紧力，并剪断2根起稳定作用的销 钉，加之阀座底端与阀壳有10mm以上的空隙，阀座向下位移，生一定量的下沉。
三、处理方法及工艺
处理此类事故有两方面问题需要考虑：一是电网供电紧张，机组不能长时间检修；二是机组普遍出现阀座不同程度的下沉现象，进而会出现类似因蝶阀脱落而停机事故。经研究，决定先应急抢修，日后利用机组检修机会再对其进行根治。
1、临时性应急抢修措施
临时抢修的关键是要让高压调速汽门能正常关闭，并使阀座不再下沉，确保机组安全稳发、满发，具体内容详述如下。
A、设法使蝶阀恢复在导向槽内
由于无法在短时间内取出并更换下沉的阀座，因此，须设法使蝶阀导向键加长，使之能伸延在导向槽内并可正常上下运动。为此，采取堆焊的办法，即将2个导向键进行层层堆焊加长（图2）。考虑到导向键堆焊表面需要车削和打磨处理，因此，堆焊加长的尺寸应大于阀座下沉量。值得注意的是，汽轮机高压调节阀表面均经渗氮处理，硬度达HV-900，焊接应特别小心，掌握不好就会使蝶阀因焊接应力裂纹而报废。因此，应制定严格的并经制造厂家书面认可的焊接工艺。具体方案为：
（1）将堆焊部位20mm范围内的渗氮层打磨并彻底去除，打磨深度大于0.4mm，打磨后检测硬度应在（285~321）HB范围；
（2）用丙酮或无水酒精清洗蝶阀焊接部位；
（3）在焊接前，用保温材料（石棉布）将蝶阀严密包裹，只露出需要堆焊的导向键，以避免蝶阀被电弧灼伤；
（4）将焊接部位加热到350℃~400℃；
（5）用钨极氩弧焊，使用d2.4mm焊条，材料为AWSA5.28ER90S-G；
（6）焊接电流控制在（80~100）A，氩气流量为（8~10）L/min；
（7）焊接按层面进行，一层堆焊完毕后再焊下一层，不可单点堆焊累高；
（8）焊接层面的温度控制在300℃~400℃，焊接横截面的宽度应略大于导向键，以便焊接后的车削加工；
（9）焊接完成即速用软质保温材料将蝶阀全部包好缓慢冷却（6~8）h，到150℃以下即进行热处理，先用乙炔火焰缓慢回火加热至640℃~660℃，维持恒温30min，再用保温石棉布包裹，缓慢冷却至150℃以下解开石棉布，自然冷却；
（10）表面加工车削，打磨边缘，加工导角，使表面光滑无毛刺；
（11）不得有任何焊接缺陷，否则应去掉重焊。
B、加固调节阀座
为了在不取出、不更换阀座的情况下恢复机组运行，必须固定阀座，防止其转动和继续下沉。采取的办法是将原设计的2个直径d15mm固定销钉改为3个直径d25mm销钉，重新钻孔，按120°布置，增大受力强度。
注意事项：
（1）在阀体外壳上钻孔时，要注意内套阀座的壁厚，切不能将阀座钻穿；
（2）销钉与孔径相配合，装配后销钉外端部应加堵头并固定，以防震脱。
2、根治方案
在2001年1号机小修及2号机大修中，检查了2台机的所有（8 个）高压调节阀，除2个过负荷汽门（4号调节阀）以外，其余阀座均有下沉，有的销钉剪断、松动，有的阀座发生旋转，有的凸肩根部严重磨损。对此，将所有下沉的阀座全部重新设计，作更换处理，从根本上解决了问题。
（1）重新向制造厂定制阀座，新阀座的凸肩设计尺寸由d255mm增大到d264.5mm，以增大其抗冲击应力强度。
（2）加长阀座直管段长度，使每个阀座与阀壳下部端口的间隙基本消除（只保留（1~1. 5）mm 的膨胀间隙），以防止阀座凸肩变形导致阀座下沉（ 即使有变形，也会使下端与阀壳下部端口顶住而不至下沉）。
（3 ）将原2个d15mm的固定销钉改为3个d25mm固定销钉（作法同临时处理措施），以增加强度。
（4）增大阀座与阀体间的装配预紧力，将原来的装配过盈量由0.10mm增加到0.15mm；
需要说明的是，由于新阀座尺寸有变化，因此，安装时必须在现场车削加工阀壳内壁进汽口。加工采用Z3063-20A 型号的摇臂钻床，使用专用的加长臂刀具进行慢速车削。
四、结论
实践证明，上述对于高压调速汽门阀座下沉的处理方法切实可行。生产运行中对此类问题的分析和解决需注意以下几点。
1、运行中如发生高调门不能全开，但在已开启行程范围内阀门活动正常，油动机活塞下部油压偏高，且无其它明显的故障、征兆时，应考虑阀座下沉导致蝶阀导杆脱出导向槽。特别是已发现阀座有下沉现象的机组，这种可能性更大。
2、在机组日常试验或运行中，特别是机组停机前，应尽量避免在调节阀开启的情况下打闸，如必须紧急停机，应将负荷减到0，待高压调节阀关小后再打闸，以减少蝶阀关闭时对阀座造成的冲击力。
3、利用检修机会，注意检查调节阀阀座是否下沉。解开蝶阀后，用灯光肉眼观察即可，如发现阀口的边缘出现台阶，即为下沉。
