600MW机组高压调节阀十字头技术改造.docx

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600MW机组高压调节阀十字头技术改造

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马志龙

摘要：目前，国产600MW机组是国内火力发电行业的主力，但在近几年机组正常运行过程中，部分600MW机组遭遇一个共同的问题，即高压调节汽门（高调阀）阀杆松脱，导致高调阀开度不足，严重时阀杆脱落，汽门瞬间关闭，既影响机组经济性，同时也严重威胁机组的安全稳定运行，文章主要介绍了大唐国际大坝发电有限责任公司6号机组1号高调阀故障形成的原因分析和高调阀十字头优化方案，并进行对比。

关键词：600MW机组；高调阀；优化

中图分类号：TM307文献标识码：A文章编号：1006-8937（2016）33-0018-02

1立项背景

宁夏大唐国际大坝发电厂6号机是东方汽轮机厂生产的600MW机组，型号：NZK600-16.7/538/538-1，亚临界、一次中间再热、两缸两排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，转速：3000r/min额定功率：600MW最大连续运行功率：637.46MW。

2013年2月6日22点48分，6号机组负荷由500MW突然降至425MW，主蒸汽压力由16.4MPa上涨至17.1MPa。运行人员解除TF，手动加负荷至500MW，综合阀位由85%上涨至93%。1号高调门开度由60%上涨至95%，2号高调门开度由39%上涨至81%，3号高调门开度由46%上涨至83%，4号高调门开度由9%上涨至36%，汽机调节阀后蒸汽压力右1由14.3MPa下降至10.15MPa。经就地检查确认高调门机械指示与DCS一致，综合阀位开度与负荷不匹配。后对1、2、3、4号高调门进行了活动试验，其中1号高调门关闭至65%开度时关不下去，初步判断1号高调门存在故障。

我厂高压调节气阀控制方式为顺序阀，无单阀控制功能，高调阀开启顺序为GV1～GV3～GV2～GV4，目前机组负荷在300～540MW之间时主汽压力在13.～16.5MPa滑压运行。如图1所示。

2原因分析

从现场的情况看，可能的原因是阀杆顶部与十字头间的垫环接触在现场安装时未能满足设计要求，存在大小不等的间隙，或是漏装垫环，造成十字头与阀杆间的圆柱销在机组停机打闸、调节阀快关及变负荷过程中承受冲击载荷，使得圆柱销因承受巨大的剪切应力而断裂，螺纹止动失去作用，阀杆的一部分在汽流的影响下退出十字头，使得阀杆变长。这就会造成在阀门传动试验或打闸停机时，调节阀实际已关闭，但高调阀就地开度与控制系统显示开度均反映出阀门卡在某个阀位，即高调门仍存在一定开度的假象，我们把上述现象归结为阀杆联接失效，油动机行程与阀位不能形成相互对应关系，此类情况严重时，阀杆与十字头间的螺纹损坏，阀杆会产生脱落。

结合本次6号机组大修，对6号机1、2、3、4号高调门进行解体检查。解体后发现1号高调门十字头与阀杆间的圆柱销已经断裂，1号高调门的故障原因与早期分析一致。为了避免此类情况再次发生影响机组安全运行，需对1、2、3、4号高调门进行技术改造。

3技术改造方案

3.1汽轮机高压调节阀十字头改造项目的总体技术方案

加工阀杆及中间锥形衬套将高压调节阀阀杆与十字头螺纹连接方式改造为中间锥套联接结构、并更换高压调节阀主汽阀碟及预启阀蝶。改造后，高调阀及操纵座的逻辑控制及操作指令不变；高调阀及预启阀行程不变；改造后，必须保证高调阀及预启阀的严密性能及调节性能。

3.2改造部分的安装要求

将高调阀杆上端加工成有一定角度的锥体，与锥形衬套配合为一体，用圆螺母锁紧后再加装一带槽锁紧圆螺母将圆螺母锁死，防止其松脱。再将锥形衬套连同阀杆装入十字头并用6-M18外六角圆柱螺栓联接成一体，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。改造前、后高调门十字头与阀杆联接示意图，如图2所示。

4改造前后对比

改造前高调阀杆与十字头之间为螺纹联接，并以圆柱销固定，如图3、图4所示。这种结构由于阀门关闭瞬间强大的反作用力作用到圆柱销上，使圆柱销反复地承受冲击载荷，圆柱销的强度在这种反复的冲击中渐渐有所下降，最终造成在运行过程中高调门圆柱销断裂的情况，使得高调门丧失部分调节能力，严重时可造成高调门阀杆螺纹损坏、卡死，使得高调门无法正常解体大修，甚至可造成高调门阀杆脱落，严重影响机组安全、经济运行，是一个极大的隐患。

改造后的高调门阀杆与十字头采用锥套联接。如图5、图6所示。在阀门关闭的瞬间产生的强大反作用力作用在阀杆顶端的锥面与锥形套结合面上，通过两个锥面的结合将反作用力卸掉，锥形套通过6条M18外六角圆柱螺栓与十字头相联接，圆螺母固定锥形套位置，带锁紧槽圆螺母将圆螺母锁死，防止圆螺母松脱。这种结构从根本上解决了原设计圆柱销可能断裂的缺陷，彻底排除了后顾之忧，为机组安全、经济运行提供了良好的保障。

5结