哈汽300MW机组高调门常见故障探讨

每一型式的汽轮机或大或小都会有自己的“家族病”。本文重点讨论了哈汽300MW汽机高调门常见的故障，其实这些故障其它型式汽轮机也有，尤其是一些型号较老的机组，EH油系统与调门结构性问题较多，这些机组一时半会也拆不掉，老毛病还要及时处理，开一天机就要确保一天的安全，调门问题处理不好，会超速的，这点千万要小心。

（来源：《大科技》 作者：唐石门发电有限责任公司 肖俊豪）

引言

近年来常规火电机组的频繁启动对阀门及使用寿命的影响尤为突出，发电厂的阀门失效事故有增加的趋势，作为生产人员对高调门检修工艺进行探讨也是极其必要的。大唐石门发电有限责任公司（以下简称石电）一期工程两台300MW机组，汽轮机型号为N300-16.7/537/537，两个主汽联合阀分别位于高压缸两侧，每个主汽联合阀包括一个水平布置的主汽门和三个相同的垂直布置的调节汽门。因机组投产较早，经过近二十年的运行，各种故障频繁出现。在此结合该机组各种故障进行相关预防检修等讨论。

1 高调门的结构及工作原理

该阀门主阀碟内部设有预启阀，预启阀与阀杆为同一母材车削而成。通过对主阀碟内部腔室的车削等装配，保障预启阀行程。阀门开启时预启阀先打开，蒸汽从阀杆径向的六孔流入，沿着阀杆内部下行，平衡前后压差。预启阀完全打开后，由阀杆继续带动主阀碟上行，打开调门。门杆漏汽沿阀杆与套筒之间间隙向外流动，经高压阀杆抽汽及低压阀杆抽汽管道至轴封加热器。

2 高调门的常见故障及原因分析

结合石门电厂多年检修经验来看，常见故障有高调门速关时间过长、高调门卡死、高调门关闭不严、高调门阀杆断裂、高调门套筒裂纹等。

2.1 高调门速关时间过长

石电曾在2014年进行二号机组小修时发现，#4高调门进行速关试验响应时间不合格，响应速度明显慢于其他调门。在排除了机械部分卡涩后进行油路检查，检查结果为OPC逆止阀无异常，伺服阀无异常，快速卸荷阀解体内部动作灵活，集成控制块无异物堵塞，油动机可灵活上下运动，最终将问题锁定在OPC管道内部存在堵塞，切开管道后发现从集成块引出之OPC母管内部全部堵塞，更换管道后试验正常。

处理完毕后开机进行EH有管道测温发现机组保温未能正确敷设，造成部分EH油管道局部过热，加上OPC油流动缓慢造成碳化堵塞。

2.2 高调门卡涩

高调门的动静部分解构简单，存在卡涩的位置有如下几个方面：

（1）导向套筒与连接杆之间存在异物，该处间隙有0.36～0.38mm。因该处间隙相对较大，容易落入异物造成卡涩。

（2）阀内套筒与阀碟锁紧螺母之间间隙偏小，该处间隙0.28～0.30mm。在机组运行一段时间后，特别是长周期稳定负荷下工作，表面氧化皮的形成会造成间隙偏小，一旦出现氧化皮剥落情况，极易造成阀门卡涩。

（3）主弹簧内部弹簧托盘因部分弹簧失效造成偏斜，造成阀门机械卡涩。

2.3 高调门关闭不严

（1）密封面不完整

高调门通流部分密封有三处：其中两处分别为预启阀与主阀碟密封，一处为锁紧螺母与套筒的螺旋密封。日常检修中大家都着重注意了主阀碟与阀口的密封检查，并且都处理正常，往往忽略了锁紧螺母与套筒的螺旋密封间隙检查。当间隙偏大时，阀门全关的时候大量蒸汽依然会经过平衡孔进入导气管。

（2）密封面处理后的检查不完善

多数高调门解体加修后均会发现氧化皮剥落等问题造成的密封面不完整，需要进行研磨处理。多次研磨就会造成阀碟实际位置下沉，当主阀杆下行受阀套限位后，阀头依靠重力继续向下走完预启阀行程，即便压出的型线是完整的，在机组实际运行时也会因紧力不够而造成内漏大。

（3）弹簧紧力偏小

调门经过研磨等其他调整，若未能进行弹簧安装的预紧力测量，造成紧力不够或者辅助弹簧预紧力丧失等，均会造成阀门内漏大。

2.4 阀杆断裂

阀杆与连接杆的装配，图纸明确要求阀杆与连接杆应使用着色办法检验接触情况，并使用452.1N·m的力矩拧紧。若阀杆与连接件未顶死出现空洞，在使用初期因螺纹配合较紧，尚不会发生问题，长期使用后轻则出现防转销断裂，重则出现阀杆弯曲或螺纹磨平，严重时出现阀杆销孔处断裂。

2.5 高调门套筒裂纹

高调门内套筒从阀套伸向阀门腔室内，一方面对阀杆起导向作用，另一方面也是对阀杆的一种保护，防止横向气流直接冲击阀杆。在设计上，套筒穿过阀体的部分存在两个台肩，与阀体的配合间隙仅0.03～0.08 mm，考虑到在运行中内部膨胀大于外部膨胀，实际运行中该处应存在紧力。但高调门经多次拆装以及对表面氧化皮的清理，会造成紧力丧失，在特定工况下蒸汽气流引起套筒晃动，最终在套筒上形成裂纹。

3 缺陷的判断及处理工艺探讨

综合上述原因分析，在此对一些容易被忽视的问题进行探讨，常规的处理方式就不进行一一探讨了。

3.1 高调门关闭延时的处理

机务方面查找原因主要是针对油系统进行。在超速情况下，要做到速关，就必须保证卸油通道畅通。影响卸油的几个因素分别为：

（1）安全油OPC逆止阀、快速卸荷阀卡涩或者无法打开，因为卸油速度受阻，调门关闭时间相对表现缓慢。而在OPC动作的同时，DCS会向伺服阀延迟0.5s后发送反向信号，同时关闭调门。所以整体表现为在OPC动作，其他调门速关后，该问题调门才开始动作，且动作速度缓慢，同时运行中该阀门OPC管道温度偏低。

（2）油动机动静部分出现积碳，油缸底部压力有虽已经卸除，但因该处卡涩会造成阀门关闭缓慢，关闭曲线不是规则的曲线。OPC油管路温度正常。

关闭延时现象出现的原因经上述分析不难看出，油系统局部温度过高造成的积碳现象是根本原因。解决思路一方面是加强保温的治理，定期进行EH油管道温度测量并对超温部位进行处理，此外部分电厂已进行了油动机改造，加装了冷却水套来消除油动机积碳。

3.2 高调门卡涩的处理注意事项

（1）导向套筒与连接杆之间卡涩出现较少，但是每次解体时可以发现导向套筒内部划痕较多，使用砂纸打磨即可。

（2）阀内套筒与阀碟锁紧螺母之间氧化皮造成的卡涩很常见，且容易造成阀门完全卡死。多数电厂也已经意识到这个问题，进行了定期的氧化皮清理工作。但是氧化皮的清理又会造成动静部分间隙过大，门杆漏汽增大甚至出现外漏情况。这里建议各厂认真执行阀门活动试验的定期工作，然后根据运行情况再行调整该处间隙。

3.3 高调门关闭不严处理

高调门经过多次研磨后，若未考虑到阀碟的下沉，将会造成虚假现象影响判断，我们可以将预启阀头涂抹红丹粉及连接杆端部涂抹红丹粉再进行型线验收，若预启阀头与阀碟有接触且阀套与连接杆无接触的同时型线合格方可确认为正确安装。且此时的防转销应已安装到位。目前电厂外委检修较多，外委单位水品层次不齐，甚至有造假情况。外委单位在进行阀门研磨后若感觉阀碟下沉较多，会故意不装配防转销，将连接杆回退几圈后，人为延长了阀杆从而压出型线。

3.4 阀杆断裂

连接杆与阀杆未按图纸装配，端面存在间隙，长时间运行后造成了阀杆断裂。石电曾多次出现阀杆销孔处断裂，阀杆螺纹损坏等故障。因全部更换阀杆费用较高，且新阀杆若不根据现场实际情况特制同样不能满足需要等因素，石电在仔细测量阀杆顶部间隙后配等厚垫片填入。经多年运行再无同类现象发生。

3.5 高调门套筒裂纹

高调门套筒裂纹基本上分为两种：①常见的是隐蔽缺陷，裂纹部位位于套筒门杆漏汽孔位置的裂纹。因该处的套筒壁厚相对偏薄。②少见的裂纹为套筒位于阀门中分面密封处台阶存在裂纹，产生的原因在2.5中已分析，就不再累述。若未能及时发现则会造成伸入阀门腔室内部的部分跌落，从而失去对阀杆的保护作用造成阀杆断裂等问题，若零碎部件随气流进入调节级后果不堪设想。

4 结束语

随着节能环保的要求越来越高，单个高调门的故障虽不至于机组非停，但阀序的改变对机组经济运行影响极大，同时阀序的更改也极易造成高压缸轴瓦振动异常，严重威胁了主机安全。以上对高调门结构进行了简要的说明，综合归纳了现场运行中常见的缺陷现象，分享了相关的检修经验，增强检修技术交流。

参考文献

[1]周礼泉，编.大功率汽轮机检修.北京：中国电力出版社，1997.

[2]吴季兰.汽轮机设备及系统[M].北京：中国电力出版社，1998.

[3]郭延秋，主编.大型火电机组检修实用技术丛书：汽轮机分册.北京：中国电力出版社，2003.

来源：《大科技》2019年第11期