（中电投电力工程有限公司 200233）
摘要：简要介绍了土耳其某电厂由上海汽轮机厂生产的600MW超临界机组高压调节阀阀杆经常脱落的问题，进行了原因分析并提出预防措施，为同类型机组了解高压调节阀阀杆脱落原因及预防提供了有利参考。
关键词：600MW汽轮机；高压调节阀阀杆脱落；原因分析；预防措施
1设备简介
土耳其某电厂二期工程（1+1）×600MW超临界燃煤机组电站工程#2、#3机组于2010年投产。汽轮机为上海汽轮机厂生产的N600－24.2/566/566型，超临界、一次中间再热、反动式、单轴、三缸四排汽、双背压凝汽式汽轮机。每侧高压主汽调节联合门由一个水平安装的主汽门和两个垂直安装的调节门组成。开度均由各自的油动机控制。油动机活塞上移可打开高压调门，弹簧下移关闭阀门。
2问题的出现
2016年4月15日， #3机高压调节阀突然全开，#1瓦Y相振动最大波动至150μm，负荷突降至546MW后迅速上升至585MW，后证实是#3机组#3高压调节阀阀杆与连接杆的圆柱销断裂，阀杆脱落导致；2016年5月5日，#3机组#3高压调节阀阀杆脱落；2016年8月15日，#3机负荷突然由342MW降到318MW，实际负荷无法跟踪目标值，#1、#4高压调节阀全开，#1轴承振动波动至120μm，后证实#4高压调节阀阀杆松脱；2016年8月24日，#3机负荷由582MW降到536MW，#1轴承Y向轴振瞬间高达203μm，开大#2高压调节阀至60%维持负荷550MW，#1轴承Y/X向轴振为121/86μm，后证实是#3高压调节阀阀杆原焊接固定处开焊脱落；2016年9月10日，#3机减负荷过程中，#1轴承Y向振动约为128μm，经检查，#3高压调节阀阀杆断裂；2016年10月1日，#2机组四个高压调节阀波动严重，负荷没有变化，#3高压调节阀切手动后，波动明显减小，后证实为#3高压调节阀阀杆脱落，临时焊接固定，10月5日，再次补焊；2016年11月9日，#2机#3高压调节阀阀杆与连接杆临时焊接处开焊脱开，进行补焊；在阀杆脱落，临时焊接固定处理过程中，由于高压调节阀阀杆与连接杆的圆柱销断裂，造成连接杆的螺纹损坏无法将阀杆旋转到位。
3 高压调节阀阀杆脱落现象
引起阀杆脱落的部位发生在阀杆与连接杆的接合处，高压调门阀杆脱落不是瞬间完成的，松动、扭曲与脱落是一个慢慢累加的过程。阀杆松动初期，这个现象往往很难发现，在松动后期，机组负荷变化时，阀门开度常会出现晃动现象，尤其是在降负荷阶段；当阀杆相对连接杆发生扭动时，一般情况下起固定作用的销钉已经断裂，可观察到断裂的销钉突出在销孔以外的现象；阀杆彻底脱落时的现象较为明显，一般会表现出汽轮机高压端转子振动与轴承金属温度突变、汽门大幅度晃动、机组协调失稳、出力不足等现象；在阀门全开的情况下，可以看到阀杆与连接杆之间存在明显相对位移。
4 阀杆脱落处的结构
图1表明了汽门阀杆与油动机接合处的结构。阀杆顶部与连接杆之间有螺纹连接，连接后配装销钉（尺寸为：φ12×115，材质为：2Cr12NiMo1W1V），销孔配合间隙为0～0.01mm，阀杆与连接杆定位处配合间隙为0.1～0.18mm，实际安装结构见图2。
5 阀杆脱落原因分析
两台机组停机检修时发现，阀杆和连接杆螺纹齿尖磨损（见图3），阀杆与连接杆之间的圆柱销钉已断裂。初步分析认为，过大向下的压应力作用造成连接螺纹及销子损坏是阀杆脱落的直接原因，安装工艺不合理以及机组运行中蒸汽对阀杆的影响也是重要的影响因素。
5.2连接杆底孔与阀杆轴端接触部位不是面接触
设备出厂前连接杆底孔用钻头加工后可能缺少铣平的工序或加工精度存在一定误差，造成底孔加工后不是平面，可能为钻头加工后形成的圆弧面，造成阀杆轴头与连接杆底孔不是面接触而是线接触。在机组运行中，连接杆底孔和阀杆轴头由于线接触受力而产生变形进而产生间隙，阀门关闭时弹簧巨大的冲击力直接作用在连接螺纹和销钉上，造成连接螺纹和销子的损坏，最终导致阀杆脱落。
5.3安装工艺不当
按要求，阀杆装配时,阀杆与连接杆之间拧紧力矩为475N•m，实际安装时可能未采用力矩扳手，存在安装紧力不足的可能；
安装时如螺纹上有毛刺等缺陷，也可能造成安装时螺纹的咬死，使得螺纹紧力达到而接触端面未受力，在运行中螺纹也会受力而损坏。
5.4 机组运行中，高温高压蒸汽对阀门的影响
在机组正常运行中，高温高压蒸汽持续通过高压调节阀阀碟，会对高压调门阀碟、阀杆产生旋转力矩，该力矩会对止转销产生剪切，外加高压调门支座及油动机的振动，止转的圆柱销在剪切力的反复作用下，产生疲劳直至断裂，止转销失去作用，进而使阀杆与连接杆之间在蒸汽作用下发生旋转，在阀杆轴端与连接杆底孔间形成间隙，汽轮机打闸时，过大向下的压应力作用造成连接螺纹损坏，造成阀杆脱落。
7 预防阀杆脱落的措施
机组在运行时，及时发现调节汽门阀杆松脱现象可以将其产生的危害降到最低，加强相关运行数据、尤其是汽门开度、轴承金属温度与转子振动等数据的监测与对比可以发现阀杆松动异常，及时处理，避免事故扩大。另外，对阀杆与连接杆之间的相对位置进行标记，可以帮助观察两者之间是否发生相对位移，有助于对事故的判断。
汽轮机检修时，安装前要检查确保各部件材质无误，连接螺纹应光洁无毛刺等缺陷。在安装时严格按照紧力要求，将阀杆紧固到位，同时进行着色检查，确保阀杆轴头端面与连接杆底孔接触面积不小于80%。如阀杆销孔与连接杆销孔错位，则可采取在阀杆端面与连接杆底孔之间加垫片的方法。在销孔基本不错口的情况下，重新铰孔并配装销子，保证连接杆、阀杆的销孔与圆柱销的配合间隙为0～0.01mm。在检修中如未更换连接杆和阀杆，在销孔错口无法调整到位的情况下，可以在与原销孔900方向重新打孔并配装销钉。
经过对国内同类型机组的调研及与上海汽轮机厂沟通，发现这一批次的600MW机组都存在高压调门圆柱销被剪断，造成阀杆脱落现象。部分电厂已经对高压调门阀杆的连接方式进行了彻底的改造，改造成法兰连接，上海汽轮机厂已有改造方案，经过其他电厂改造后效果证明，改造后，避免了阀杆脱落的可能性，且检修方便，可以在线更换，大大提高了机组的安全性。由于要想对阀杆连接方式改造成法兰连接，需要从上海汽轮机厂提前订货，周期较长，我们只好先更换新的阀杆、连接杆，待后续再进行改造。
参考文献：
[1]土耳其某电厂2×600MW机组集控运行规程；
[2]上海汽轮机厂提供的本电站高压调节汽阀图纸；
论文作者:颜昌盛,王继涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/17
标签：高压论文; 机组论文; 调节阀论文; 底孔论文; 螺纹论文; 销钉论文; 调门论文; 《电力设备》2017年第8期论文;