摘要：本文详细分析了哈尔滨引进型国产300MW汽轮机组高压调节阀在运行中门杆脱出，导致阀门关闭的原因并提出机组运行中和大小修中的处理对策，重点指出检修工艺的完善对机组安全运行的重要性。
关键词：汽轮机；高压调节阀；脱出；对策
0前言
某公司湖南分公司的A、C厂装机容量均为2×300MW、哈汽N300-16.7/537/537、亚临界、单轴、凝汽式汽轮机，其中A厂#1、2机组于2003年6月和9月投产，C厂#1、2机组于2009年5月和10月投产。
1故障情况
1.1 2011年8月12日A厂#2机#4高调门调节不正常，经检查系门杆已松出。
1.2 2013年9月22日A厂#1机#3高调门自动关闭，经检查系门杆松脱。
1.3 2014年5月30日A厂#1机#4高调门门杆销子松出一半。
1.4 2015年5月25日A厂#1机#1高调门门杆松出。
1.5 2014年8月14日C厂#1机GV3调门门杆松脱。
从以上高压调节阀故障来看，高调门门杆松脱故障较为频繁，严重影响了机组的安全、经济运行。
2设备概况
本机组装有6只高压调节阀，分布在高中压缸的左右两侧，并和主汽门组合在一个整体锻件内，组成为一个蒸汽进汽柜组。每一个进汽柜组，设有一只主汽门和3只高压调节阀。高压调节阀作用是控制通过高压蒸汽管进入高压汽缸的蒸汽流量，高压调节阀运行方式根据负荷大小采用单阀或顺序阀。
高压调节阀由碟阀、衬套、门杆、十字头、杠杆、横销轴、拉弹簧、压缩弹簧组成。高压调节阀是在主阀内装有与阀杆连成一体的预启阀的复式阀，借助预启阀开启减少主阀所需的提升力。高压调节阀门杆头部为螺纹结构，与十字头螺纹连接后并打入横销轴，以防螺纹松脱。十字头与门杆连接如下图：
3原因分析
3.1装配工艺不当
3.1.1高压调节阀门杆顶部有间隙
哈汽厂高压调节阀装配图工艺要求：冷态安装，门杆旋入十字头内，需要对门杆施加152N•M的扭力，然后装入横销。即要求冷态安装后门杆与十字头完全紧力接触，禁止留有间隙。热态运行时，由于门杆被包在十字头内部，温度高于十字头，其轴向线性膨胀量大于十字头，上述紧力配合依然能得到保证。因此门杆热态运行时，门杆受到蒸汽的轴向激振力，此力会直接传递至十字头，从而使门杆的连接螺纹不受激振力的作用，因为连接螺纹部位是更易发生损坏的应力集中点，这样就防止了螺纹的疲劳损坏。实际情况并非如此，在冷态时回装门杆，施加152N•M扭力矩后，门杆横销孔与十字头横销孔发生了错位现象，横销无法顺利装入。为了能顺利安装销，必须要将门杆轻微旋退，如果按照横销孔错位2mm、门杆连接螺纹为M50×2计算，门杆需要退出约0.025mm，即门杆头与十字头存在0.025mm的间隙，从而导致门杆的横销和连接螺纹运行中承受激振力的作用，产生疲劳损坏。
3.1.2高压调节阀门杆的横销轴装配不当
高压调节阀门杆的横销轴与销孔未采取过渡配合存在间隙或横销孔存在磨损，造成横销受力不均而裂损。十字头销孔周围因多次封铆拆卸，边缘母材缺损较多，封铆困难，造成横销运行中发生移动并脱出。
3.1.3高压调节阀门杆头部螺纹配合间隙大
高压调节阀门杆头部螺纹配合间隙大，一旦承受激振力的作用，更容易产生疲劳损坏。
3.2存在冲击应力
机组在大小修后期经常做DEH混防试验、大联锁试验、开机时做超速试验以及运行中紧急停机，高调门都会在0.3～0.5秒内迅速关闭，设计上由于高压调节阀门杆与阀碟之间不存在（如高压主汽门阀芯内部安装的）缓冲弹簧结构，使得门杆受到多次强烈撞击，门杆头的冲击应力尤为严重。
3.3存在周期性激振力
机组长期运行中蒸汽对高压调节阀门杆产生轴向周期性激振力，门杆头部以及连接螺纹部分容易产生疲劳损坏。
3.4门杆材质脆性大，韧性低
高压调节阀门杆材质2Cr12NiMoWV，工作于高温下，为增加其抗高温氧化能力，表面进行了特殊的渗氮处理，形成一层厚约0.5mm的氮铁化合物，其硬度、耐磨性、抗氧化性大大增加，相应的脆性增大，韧性降低。
3.5门杆横销孔处存在应力集中
门杆头横销孔采用钻孔后再铰孔加工而成，孔边缘呈现刀锋状，形成典型的应力集中点，裂纹一旦形成后就会迅速发展为断裂。
4、处理对策
4.1机组运行中处理横销脱出步骤
4.1.1机组保持运行状态、单阀运行方式，负荷限制在220MW以下，关闭高压调节阀油动机进油截止门，切断EH控制油路。
4.1.2拆除高压调节阀操纵座。
4.1.3拆除油动机与杠杆臂的连接销子，拆下杠杆臂，使十字头完全裸露。
4.1.4由于阀蝶在关闭状态，阀前后存在巨大的蒸汽压力差，阀蝶被紧紧压在底口上，门杆也不会轻易运动，这时顺时针旋转十字头直至销子孔对位，回装销子并电焊封点牢固，恢复其余的联结。
4.1.5严密监视负荷变化，打开油动机进油截止门，高压调阀门投入运行。
4.1.6热控手动强制缓慢开启该高压调阀门，直至行程与其它高压调阀门相同后，投入自动控制。
4.2机组大小修中高压调阀门检修对策
4.2.1外观检查
1）检查十字头内螺纹、门杆头部螺纹是否存在磨损。
2）检查横销是否变形。
3）检查门杆横销孔处是否有裂纹。
4.2.2金相检查
1）金相检查门杆硬度。
2）金相着色检查门杆横销孔处是否有裂纹
4.2.3装配检查
1）检查门杆与十字头螺纹配合，装配灵活且无相对位移。
2）涂红丹检查横销与销孔的接触情况，接触达75%以上。
3）冷态安装后门杆头部与十字头完全紧力接触，没有间隙且此时横销孔完全正对。
4）检查横销长度适中，两侧均低于十字头销孔2-3mm，以便进行封铆。
5、结论和建议
高压调节阀门杆运行中发生松脱，一般情况首先是横销松出或断裂，然后门杆螺纹缓慢松出，最后松脱，高压调节阀阀蝶处于关闭状态，该高压调节阀失去作用。轻则引起机组负荷波动，重则影响机组安全运行。
因此检修人员对设备的结构及原理必须要有全面的理解和掌握，要求具体到每一个细节问题，完善的高压调节阀检修工艺是保证其长期安全运行的前提条件。进一步加强检修人员的技术培训工作，提高整体的技能水平，应是目前的重要关注点，只有这样才能确保设备的检修质量。
参考文献：
[1]《#4高压调节门杆松脱的原因分析及对策》河北西柏坡发电有限责任公司 史卫刚
[2]《300MW汽轮机高压调节汽门门杆脱落的分析处理》国投曲靖发电有限公司 李强
论文作者:唐忠阳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/13
标签：高压论文; 螺纹论文; 字头论文; 阀门论文; 机组论文; 调节阀论文; 间隙论文; 《电力设备》2018年第3期论文;