330MW卧式主汽门卡涩原因分析及处理

330MW卧式主汽门卡涩原因分析及处理
发表时间：2020-10-12T06:00:13.025Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第14期作者：赵培卿[导读] 当前新疆区域火电机组利用小时数偏低，火电机组大修周期也由原来的四年一次大修改为每40000小时大修一次。

高温高压部件氧化皮堆积的问题逐渐凸显。

本文讲述了一台330MW汽轮发电机组卧式主汽门在停机后出现卡涩的现象，通过原因分析及最终结合机组检修解体处理，解决了存在的问题，提出了相应的预防措施。

对于同类型主汽门类似问题的预防和解决，具有一定的参考意义。

赵培卿
华电新疆发电有限公司昌吉分公司 831100
摘要：当前新疆区域火电机组利用小时数偏低，火电机组大修周期也由原来的四年一次大修改为每40000小时大修一次。

高温高压部件氧化皮堆积的问题逐渐凸显。

本文讲述了一台330MW汽轮发电机组卧式主汽门在停机后出现卡涩的现象，通过原因分析及最终结合机组检修解体处理，解决了存在的问题，提出了相应的预防措施。

对于同类型主汽门类似问题的预防和解决，具有一定的参考意义。

关键词：主汽门；卡涩；氧化皮
一、前言
我公司汽轮机为上海汽轮机厂制造的CZK330-16.7/0.4/538/538型亚临界、单轴、中间再热、双缸双排汽、空冷抽汽凝汽式汽轮机，容量330MW，配置有两台卧式高压主汽门。

高压主汽门主阀碟材料为C-422-5+6，表面氮化，该阀碟衬套材料为38CrMoAl-5+6，表面氮化,高压主汽门主阀碟阀杆与阀碟衬套径向总间隙标准为0.28～0.43mm；
二、卧式主汽门出现的异常问题
2020年3月31日，昌吉分公司#2机组调停，调停后按照规程规定进行主汽门全行程活动试验，在进行#2机右侧主汽门全行程活动试验时发现该门在50%-70%期间关闭较为缓慢，多次进行全行程活动试验，问题依然存在。

初步判断油动机可能存在问题，采取将油动机进油门关闭，并将卸荷阀调整螺钉旋至最大开度，主汽门仍然关闭缓慢，甚至采取直接停止EH油泵，依靠弹簧力来迅速关闭主汽门，未有明显效果。

第二天再次进行#2机右侧主汽门全行程活动试验，该阀在关到50%时出现卡涩，进行反复开关，仍在此位置卡涩，后续使用千斤顶强制将此门关闭，再强制顶开，能够进行开关，但在50%行程位置明细受力增大，存在卡涩。

三、分析可能产生的原因
我公司主汽阀为卧式布置，靠液压开启,弹簧关闭。

液压开启主要是采用EH油驱动的油动机来实现，弹簧关闭主要是依靠弹簧操纵座内的蝶形弹簧来实现。

我们通过现场的异常现象分析，主要的原因可能是以下几点：
1、油动机故障。

油动机由油缸、位移传感器和一个控制块相连而成，其中在控制块上装有伺服阀、关断阀、卸载阀、遮断电磁阀和单向阀及测压接头等。

如果伺服阀或者卸荷阀出现故障，会造成油动机卡涩，进而影响主汽门卡涩。

2、操纵座弹簧卡涩。

阀门的关闭由操纵座弹簧紧力来保证。

机组正常工作时，各油动机集成块上安置的卸载阀阀芯，将负载压力油、回油和安全油分开。

停机时，保护系统动作，高压安全油压被卸掉，卸载阀在油动机活塞下油压作用下打开，油缸下腔通过卸载阀与油缸上腔相连，油动机活塞下油一部分油回到油缸上腔，另一部分油通过单向阀回油源。

阀门在操纵座弹簧紧力作用下迅速关闭。

如果弹簧出现卡涩，会影响主汽门的正常关闭。

3、主汽门内部卡涩。

主汽门主要有阀壳、主阀碟、小阀碟、阀套等部件组成，其中高压主汽门主阀碟阀杆与阀碟衬套径向总间隙标准为0.28～0.43mm，如果该处堆积氧化皮过多，会造成间隙过小进而引起主汽阀卡涩。

图一主汽门内部结构图
四、采取的处理方法
根据上述原因分析，我们按照先易后难的顺序进行了逐项排查，具体如下：
1、更换伺服阀，更换后重新进行了挂闸，对右侧主汽门进行了全行程试验，关闭缓慢问题没有改善。

2、调整卸荷阀溢流旋钮至最大开度，再次进行全行程活动试验，关闭缓慢问题没有改善。

重新更换了新的卸荷阀，问题仍未解决。

3、对操纵座的弹簧进行全面检查，没有发现弹簧异常，用大锤对弹簧进行左右震动，弹簧也不存在卡涩或偏移的问题，进而排除操纵座的问题。

4、排除上述原因后，我们分析问题肯定是在主汽阀内部，并且随着时间推移卡涩现象加剧，说明主汽阀冷却后内部各部件进一步收缩，主阀碟阀杆与阀碟衬套上存在一定程度的氧化皮，可能会出现脱落或者收缩后间隙过小，进而出现卡涩。

因调停时间较短，不具备解体条件，先施加外力进行了全开全关试验。

2020年4月3日，#2机组调停结束，重新启动，经过暖机后我们在并网前又进行了一次右侧主汽门全行程试验，阀门能够开关正常。

这也进一步印证了主阀碟阀杆与阀碟衬套间存在过多的氧化皮，间隙过小致使阀门卡涩。

2020年6月份，我们结合机组检修对#2机右侧主汽门进行了解体检修，从解体的情况来看，在阀杆、阀套、阀蝶、阀腔内均生成了很厚的高温氧化皮，阀套上高温氧化皮最厚处达0.24mm，阀杆上高温氧化皮最厚处达0.2mm，并且有氧化皮脱落的痕迹。

我公司主汽阀阀杆与阀碟衬套装配间隙为0.28mm至0.43mm之间，可见过厚的氧化皮造成间隙过小以及脱落现象必然引起主汽阀卡涩。

我们对氧化皮全部进行了清理，重新调整主汽门主阀碟阀杆与阀碟衬套径向总间隙至0.40mm，后续机组检修完成后重新挂闸进行了全行程活动试验，再未出现卡涩现象，问题得以解决。

图二主阀碟表面氧化皮清理前后对比图
五、防范措施
通过原因分析和逐个排查，最终确认导致主汽门卡涩的主要原因就是主汽阀阀杆与阀碟衬套之间堆积了大量的氧化皮，间隙过小造成卡涩。

为了防止此类问题的再次发生，我们认为今后要做好以下几项工作：
1、缩短高压主汽阀的检修周期。

现在火电机组大修周期由原来的四年一次大修改为每40000小时（大概7-8年）大修一次，由于金属部件与高温蒸汽相接触，氧化皮的产生是不可避免的，但却可通过解体检修来除去部件表面的氧化皮，将检修周期缩短的意义在于当高温氧化皮的厚度还不足以造成阀门卡涩时就将其除去，这样就可以避免了卡涩事故的发生。

我们建议将高压主汽阀的检修周期改为六年一次。

2、在大修对主汽阀检修时增大除氧化皮部件的范围，以前只是除去阀杆与套上的氧化皮，而现在则要求包括阀蝶在内的全部套上氧化皮均去除干净，以防止其它部位脱落的氧化皮进入杆与套的间隙中。

3、加强蒸汽品质监督，防止高、中压主汽门及调门等门杆因蒸汽品质差造成结垢卡涩。

4、严格按周期执行主汽阀全行程活动。

由于主汽阀在机组正常运行时不参与机组控制，其一直处于全开的位置。

易造成其阀杆与套间氧化皮的堆积。

虽然在机组平时的运行时有每周一次的10%行程的活动实验，由于活动范围很小，不足以阻止氧化皮的堆积，而全行程实验则可在一定程度减少氧化皮的堆积，避免了卡涩事故的发生。

同时也有利于预先发现主汽阀是否已卡涩，提前采取对策。

六、结语
高压主汽阀是确保机组打闸停机时不发生飞车事故的关键部件，所有的机组跳机保护也最终由主汽阀来实现，如果主汽阀在机组甩负荷停机时不能正常关闭，那么后果将不堪设想。

因而通过有效手段确保主汽阀不发生卡涩对于机组的安全运行意义重大。

本文总结了主汽阀卡涩的原因分析及处理方法，提出了相应的预防措施。

对于同类型主汽门类似问题的预防和解决，具有一定的参考意义。

参考文献
[1]刘新国，刘兵，高压主汽门卡涩故障分析与建议，东方汽轮机，2016年9月第3期，75-77页
[2]胡光明，300MW汽轮机高压主汽门卡涩原因及其处理，广东电力，2003年8月第16卷第4期，76-78页
[3]330MW汽轮机结构系统说明书，上海电气电站集团，2007，39-41页
作者简历
赵培卿（1983），男，新疆昌吉人，中级工程师，从事电厂生产技术管理及供热相关工作。