摘要：本文介绍了某电厂660 MW超超临界汽轮机的高压调门在运行中出现十字头连接杆防转销断裂，导致调阀阀芯定位销脱落，并进入高压缸喷嘴内的故障。针对这种现象，通过对高压调门运行的特性及受力点分析，改进了调门连接杆结构以及装配工艺，保障了设备的稳定运行。
关键词：连接杆；汽流冲击；锥形衬套；装配间隙
1 正文
某电厂2台700MW超超临界汽轮发电机组的汽轮机由东方汽轮机厂生产，型号为N700-25/600/600，汽轮机主蒸汽管道采用2-1-2方式进行连接，在主蒸汽进入主汽阀前分成两路，分别接至汽轮机左右侧主汽阀，再由四个高压调节阀进入汽轮机高压缸内部。高压调节阀阀杆与操纵座十字头联接结构原为螺纹连接，并装配防转销型式固定，但由于安装等因素影响，在阀门受启闭及调峰时的提升力、以及蒸汽力作用下，防转销受到冲击、剪切易断裂，导致阀杆与十字头脱落，使调门无法动作。
某电厂#2机1号高调门在运行当中出现调门卡涩，关闭至29%无法继续往下关。利用停机检修机会，解体四个高调阀，发现#1高调阀阀杆与操纵座十字头联接杆防转销断裂，导致阀杆总长度变长，阀门行程变短，阀碟在阀门全关状态下，仍然受到较大挤压力，阀碟四只固定螺钉脱落，进入汽轮机高压缸通流内；#2、#3高调阀固定螺钉虽然没有脱落，但是已经出现松动，严重威胁汽轮机安全稳定运行。为确保机组运行时的安全性，彻底消除高压调门失控的安全隐患，对高调门与操纵座十字头连接杆进行改造是显得尤为重要。
2 原因分析
2.1 结构方面
由于连接杆与阀杆是依靠螺纹连接，并由一根直径为Ø12（单位）的防转销固定。高压调阀在运行中阀杆由于受汽流冲击力较大，产生高频振动。长期运行时，防转销由于疲劳应力大，导致断裂而失去作用。高频振动会使阀杆与连接杆产生相对旋转，致使阀杆变长而行程变短。在阀门开度较小时，阀杆受较大的向下关的作用力，致使阀芯与阀杆连接的定位销钉断裂脱落，定位销继而进入高压缸喷嘴内，产生严重的安全隐患。
2.2 装配工艺方面
由于阀门长时间处于高温下运行，阀杆与十字头均存在变形，阀杆顶部与十字头实际测量间隙，与原始值偏差较大。如果仍然按照东汽厂图纸《高压调节阀D660B-271000A》上的5±0.05mm，加工垫片，可能导致产生较大紧力，或者垫片松动无法起到紧固作用。
3 阀门运行方面
机组在运行过程中从其经济性和电网安全性考虑次调频投运下，阀门调节频率高，振动大，而是一次调频的直接执行环节，因此对一次调频起到直接和关键的影响。机组为了提高热效率，一般在顺序阀方式下运行且尽可能地减小各个调节阀门的重叠度。这种情况下，当机组运行在阀门之间的切换点时，调频的能流指令调频发生的综合阀位增量往往用来待开启阀门的预起量，导致机组没有能流增加或减少，在某些负荷点调频效果不理想的情况。同时在阀门特性曲线斜率较大的负荷点，较小的调频能流指令增量也可导致阀门的大开大关。
4 优化改造方案
（1）高压调节阀阀杆与十字头联接方式改造为锥套联接结构，具体改造方案为：阀杆上端有一定角度的锥体，与锥形衬套配合为一体，用圆螺母牢固锁紧后再加装一带槽锁紧圆螺母将圆螺母锁死，防止圆螺母可能发生的松脱。再将锥衬套连同阀杆装入十字头并用10-M18外六角园柱螺栓连接成一体，在安装过程中必须注意：锥形衬套与阀杆锥形部位有75%以上的接触面积及足够的预紧力。该方案由电厂测绘加工尺寸，画出加工草图，厂家根据图纸完善配合间隙等尺寸，并根据现场工况，选择合适的材质，制作加工出新型的零部件。
高压主汽调节阀与操纵座十字头连接结构优化改造示意图如图1所示。
图1 优化改造示意图
该结构与原结构相比较，取消了防转销，阀杆与十字头无直接连接关系，避免了防转销变形断裂情况，彻底解决汽轮机高压调节阀与十字头联接存在的问题。
（2）根据阀杆顶部与十字头实际测量间隙，重新加工垫片厚度。此次改造，利用压铅丝的方法，测量阀杆与十字头顶部实际测量间隙D，再加工厚度为D±0.05mm的垫片，进行装配。
（3）对阀碟的四个固定螺钉增加点焊工序。为增加固定螺钉的牢固度，固定螺钉冲铆稳定后，再进行点焊。点焊根据阀碟材质热处理工艺要求进行。
改造后的高压调节阀拆卸、维修方便，拆卸时只需拆除内六角螺钉便完成了十字头与阀杆的分解；利用内外锥面紧密配合的自锁原理，有效地抑制了阀杆因汽流扰动产生的不规则颤动。改造后，汽轮机的高压调节阀及操纵座的逻辑控制及操作指令不发生改变，与原设计一致。汽轮机的高压调节阀及预启阀的行程不发生改变。
改造后必须保证汽轮机的高压调节阀及预启阀的严密性能及调节性能。要求改造后进行高压调节阀静态关系整定试验，由东方汽轮机有限公司技术指导，并且试验结果合格。要求改造后四个高压调节阀的关闭时间均小于0.4秒。
5 改进后的效果
优化改造后的高压调门连接杆的优点：
（1）取消了防转销，阀杆与十字头无直接连接关系，避免了防转销变形断裂情况；
（2）拆卸、维修方便，拆卸时只需拆除内六角螺钉便完成了十字头与阀杆的分解；
（3）利用内外锥面紧密配合的自锁原理，有效地抑制了阀杆因汽流扰动产生的不规则颤动。
（4）不改变DCS控制逻辑，大大减小了汽轮机运行风险。汽轮机的高压调节阀及操纵座的逻辑控制及操作指令不发生改变，与原设计一致。汽轮机的高压调节阀及预启阀的行程不发生改变。
优化改造后，四个高压调门运行稳定，未出现阀门卡涩已经连接杆螺丝松动等情况，彻底消除了高压调门阀杆故障，导致的高调门失控的安全隐患。
参考文献:
[1]《汽轮机检修》.中国电力出版社,2010年4月第一版
[2]《岱海电厂高调门连接杆故障分析及改造措施》.中国电力出版社，2013年8月第二版
[3] 《东方汽轮机厂汽机培训教材》，全国级大型汽轮机优化改造经验交流会论，2009年3月版
作者简介：周巍（1988.10-），男，江西南昌，本科，工程师，汽轮机设备管理。
论文作者:周巍,贾愚,罗维清,郭晶晶,江小平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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