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1、300MW汽轮机主汽门卡涩及门杆断裂原因分析刘 涛（华能杨柳青热电有限责任公司 天津 300380）摘 要 叙述了天津华能杨柳青热电厂国产引进型300MW汽轮机在运行中进行定期阀门试验时发生主汽门卡涩和门杆断裂的过程，通过对主汽门结构的分析，找出汽门卡涩和门杆断裂的原因及防范措施。关键词 汽轮机；主汽门；卡涩；断裂；分析1 引言天津华能杨柳青热电厂6号汽轮机是引进美国西屋公司技术，由上海汽轮机厂制造的300MW汽轮机，该机型号为C300/250-16.7/0.343/538/538，配用德国巴高克（BABCOCK）公司制造的BLK-1025亚临界、一次中间再热、双燃烧室、液态排渣直流炉。汽轮机
2、调节系统是美国西屋公司生产的DEH-型数字电液调节系统，DEH系统液压部分采用高压抗燃油，其工作压力范围为12.414.5MPa,机组设置16个油动机，分别控制2个高压主汽门(TV)，6个高压调速汽门(GV)，2个中压主汽门(RSV)，2个中压调速汽门(IV)，2个中低压联通管调整门(CV)，2个热网供汽调整门(EV)。除2个中压主汽门外，其余各门的开度均通过电液转换器受DEH系统计算机控制，DEH系统具备在线全行程试验的功能，而且高压主汽门具备松动试验功能，即由100关至78。主汽门部分活动试验方法：1调出2000 DEH UNIT OVERVIEW显示窗2用鼠标按下TV1(或TV2)键后，
3、出现TV1(或TV2)试验显示窗。3在显示窗上选择TEST（CLOSE）键后试验即开始进行。4、检查TV1(或TV2)迅速关闭至78%位置（开度根据需要可由热控进行调整）5在显示窗上选择CANCEL键，TV1(或TV2)即重新打开100%位置。6TV1活动试验完成后，按上述15条同样方法试验TV2。7试验结束恢复机组负荷及原始控制状态。2 故障过程：2006年9月7日23:256机带158MW负荷调峰运行，经中调同意#6机解AGC做汽门活动试验,由顺序阀切单阀控制，做主汽门活动试验时,TV1,TV2试验不动,经检修人员敲打后TV1活动正常,TV2活动时卡在19%位置，敲打无效，查找EH油路问题
4、，决定更换TV2电液转换器，关闭油动机隔绝阀，缓慢打开卸载阀，AST油压下降较快，迅速将卸载阀关闭。后经采取启备用EH油泵、敲打油动机壳体、反复小行程开关卸载阀多项措施，仍无法将检修措施做下，通过观察和油路感温判断油路畅通，只是AST安全油逆止门卡涩，造成母管油压下跌，恢复措施关闭卸载阀、开启隔绝阀，汽门仍卡涩不动，决定采用液压千斤将TV2主阀顶开的方法。在用千斤顶顶汽门横担时感觉反作用力不大，突然出现阀门内部阀碟撞击和汽流声音，同时油动机带动阀杆打开（进一步说明油路畅通），但是运行发现控制画面6个高压调速汽门全部打开，左右侧主汽门汽室发生温度偏差（TV2侧温度明显低于TV1侧），判断为TV2
5、主阀碟脱落关闭，造成汽轮机单侧进汽，机组无法涨负荷，决定停机检查。后经解体发现TV2门杆发生断裂（具体位置详见附图）。鉴于主汽门TV2的门杆断裂情况，对TV1也进行了解体检查，均更换了新门杆。附图1：主汽门油动机原理附图2：TV1、TV2旧门杆TV1TV2附图3：TV2门杆断裂处断裂处3 原因分析16机组在2001年首次投产后检查性大修，发现甲乙主汽门门杆弯曲度均超标（0.2mm/0.32mm），更换了新门杆。2006年机组第二次恢复性大修，检查甲乙主汽门门杆弯曲度均在标准范围内，未进行更换。2断裂原因：自2001年至2006年五年内，机组运行中，主汽门为全开，在汽流的冲击下，使门杆产生高频剧
6、振，断裂处门杆凸台与衬套凸台长期处于受力承压状态，在长期的交变载荷作用下，使门杆凸台磨损严重，最终发生疲劳断裂。经对新旧门杆凸台测量比对发现，新门杆凸台长11mm，TV1凸台已磨损减至3mm，磨损量8mm，TV2凸台已磨损减至2mm，磨损量9mm。3卡涩原因：解体两个主汽门发现门杆和阀套各配合处氧化皮堆积，经测量氧化皮厚度已高达0.20mm，关键部位配合间隙已低于标准下限。5、6号机组相继于1998年12月、1999年9月投产，原设计给水全部采用全挥发处理(AVT)， 5号机组于2003年11 月转为给水加氧处理（OT）。6号机组于2005年7月开始给水加氧处理（OT）。氧化皮的产生速度与机组
7、采用的给水处理方式经多方面资料未确定有明显影响关系。主汽门的部件处于高温条件下长期运行，从大量的检修实例中测量得知，运行3年左右的高温部件，氧化层厚度达0.13mm左右，同时使氧化层与母材结合疏松。由此引起主汽门门杆表面粗糙，外径胀粗，阀套内孔表面粗糙，孔径缩小，使阀杆与阀套配合间隙变小。加上氧化层的剥落，落在阀杆与阀套等间隙内，使活动配合部件发生卡涩。所以说汽轮机汽门卡涩是由高温氧化皮引起的，金属的高温氧化是较普遍的。我们的措施只能是降低氧化速度，为此，在2006年10月5机临修后停运了机组的加氧处理方式，2007年5月小修进行了阀门解体氧化皮对比，未发现明显好转。附图4：主汽门结构图断裂处
8、附图5：新门杆新门杆凸台部位4 防范措施4.1 将阀杆与阀套等配合间隙，按标准取上限，使其抵消因氧化层而缩小的间隙。4.2 按照下列工艺方法彻底清除氧化层：（1）对于零件外圆表面的氧化层，可用外圆磨床将氧化层磨去，当零件形状复杂时，无法用磨床磨去，可用砂轮碎片由手工打磨，然后用细砂纸磨光；4.3 对于零件内孔表面氧化皮，可用不同精度的专用内园磨工具清除，直到孔径符合要求为止，然后应用煤油或其它洗涤液清洗内孔，并用压缩空气吹洗。最后用面粉团检查孔的凹槽等部位，确认无残留异物才能回装。4.4 对于主汽门的配汽机构，应定期解体清理氧化层，一般以两年解体一次为好，最长不得超过三年。4.5 对于因氧化层
9、胀死的零件或设备，应设法解体。在不得已的情况下，即使损坏零件也应解体，切不可因解体困难就此作罢，这样会使问题越来越严重。4.6 装配主汽门时，阀杆、阀套等零件一定要涂擦二硫化钼粉或防咬剂，要涂均匀、涂足，避免漏涂，以防止活动部分将来咬死。4.7 解体主汽门时应特别关注阀杆密封行程的变化，与上次检修记录作比较，并测量门杆凸台的长度。根据磨损程度，决定是否更换。5 结束语 从这起汽门定期活动试验发现主汽门卡涩和门杆断裂的重大缺陷到组织处理的过程来看，由几个方面值得我们好好总结： 5.1 主汽门的定期活动试验是一项非常重要的工作，运行人员必须严格按照有关规定执行，否则汽门卡涩又没有及时发现的话，是非
10、常危险的；5.2 如机组运行中发现汽门卡涩，应立即组织处理，并根据机组具体情况做好安全措施（如关闭对应侧高压调速汽门），防止在处理过程中机组甩负荷发生超速事故；5.3 在处理汽门卡涩的过程中，运行人员和检修人员都必须高度重视，精心配合，对调速油路系统的检查或更换，只有在准确判断清楚，确认系统完全隔离严密后方可进行；5.4 对高压主汽门，必须抓住每个检修机会，彻底清除汽门上的高温氧化皮，方能确保主机汽门无卡涩，机组安全运行。5.5 对于主汽门内部测量数据加强分析，不能放过任何一点异常。 作者简介：刘涛，男，38岁，汽机工程师，工学学士，主要从事电厂汽机系统检修管理工作。欢迎各位技术专家批评指正。
