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1主汽门结构与材料问题
1.1左右主汽门载荷不均
汽轮机的高压缸为圆筒形结构,左右主汽门卧式对称布置在高压缸两侧,通过大型罩螺母直接与高压缸连接,中间没有导汽管,主汽门通过弹簧支座支撑。汽轮机带负荷后,特别是在达到高负荷参数后,出现了左右主汽门一侧抬升,另一侧下降的现象。某电厂百万机组汽轮机在首次启动调试时发现负荷达到800MW以上时,根据主汽门弹簧支座指示器的数值,出现右侧主汽门抬升,左侧主汽门下降,两侧主汽门高低变化相差10mm的现象,右侧主汽门抬升后造成下部的垫片受力很小甚至发生滑移,并引起高压缸右侧猫爪防跳压块顶部间隙消失的现象,直接影响到汽轮机内部的同流间隙,对机组的安全运行构成威胁。
分析有以下几方面原因:(1)主蒸汽管道及高压排汽管道单侧布置,均位于汽轮机一侧或转向同一侧,机组运行时管道的膨胀和应力除限位装置承受以及管道自身吸收外,仍有一部分被传递到主汽门和高压缸上;(2)从锅炉过来的两根主蒸汽管道长度不一,膨胀量不同,极易对汽轮机造成侧向应力;(3)在运行中,锅炉左右侧主蒸汽的温度有偏差,也造成主蒸汽的管道膨胀量不一样,进而影响管道应力;(4)基建安装中存在的偏差及应力,如主汽门安装时标高差,主蒸汽管道的焊接应力,管道支架调整后的应力等,均会对汽轮机左右侧载荷造成不利的影响。相对于汽轮机轴线,这些应力会转化为力矩,最后作用在气缸和主汽门上,造成左右汽门载荷不均匀。同理中压主汽门也一样。
解决措施:(1)重视所有与汽轮机连接管道的设计和布置,防止管道应力传递到汽轮机上,特别需要计算热态时管道应力对汽轮机的影响;(2)保证管道的安装与焊接质量,尤其是限位装置以及支吊架的安装与调整,除了冷态调整外,在机组带负荷后必须进行热态调整;(3)运行过程中注意锅炉两侧主蒸汽温度的偏差。
安装时,气缸立销和猫爪防跳块的安装十分重要,特别是压块顶部防跳间隙的调整,必须控制在设计范围内。
1.2中压主汽门螺栓断裂
在中调门与中主门阀壳与阀盖连接处螺栓,材料为GH783替代材料为Alloy783,断裂位置在与螺母配合的螺纹处,个别螺栓断裂在腰部变截面处。这与螺栓材料的膨胀系数小,螺栓紧力大,螺栓在安装时受力不均及加热工艺不当,国产化材料质量欠稳定及机组起停过大,变负荷较快等因素有关。重新紧固时制造厂要求缩短螺栓伸长量,并对螺栓加热工艺进行改进。
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