湛江发电厂300MW汽轮机组再热中压主汽阀卡涩原因分析及减少卡涩建议

1前言

300MW机组再热中压主汽阀是为了解决再热器对机组甩负荷的影响，防止汽轮机在甩负荷时超速度慢而设置的。中压主汽门的动作灵活性直接影响机组运行的稳定性，中压主汽门卡涩会造成机组超速等事故，因此，机组对中压主汽门动作要求很严格，要求中压主汽门接受动作信号后必须立即动作。当汽轮机转速升高至危急保安器动作时，中压自动主汽门和调速汽门、高压自动主汽门和调速汽门同时关闭，使高、中压缸的进汽同时切断，消除了中间再热容积的影响。

2机组概述

湛江发电厂4×300MW燃煤发电机组——

—东汽N300—16.7/537/537—3型、亚临界、中间再热、高中压合缸、双缸双排汽、单轴凝汽式汽轮机组，调节、保安系统是高压抗燃油数字式电液控制系统（DEH）的执行机构。为防止汽轮机超速事故的发生，规定所有汽阀关闭时间均应小于0.3s～0.5s，投产以来，4台机组的再热中压主汽阀在关闭过程中多次发生卡涩——

—我厂4台机平均每年共出现中压主汽门卡涩10次，需要停机处理的有2次，严重影响机组安全，同时给电厂造成巨大损失。

3再热中压主汽阀简介

东方汽轮机厂生产的300MW机组中压联合汽门，中压主汽门与中压调节汽门置于同一壳体内，组成钟罩式中压联合汽门。汽阀结构上可分为阀本体（如图1所示）和执行机构两大部分。主汽阀杆3、主汽阀碟4、主汽阀预启阀碟、阀杆套筒、上汽封套筒、下汽封套筒、阀碟、套筒、阀座5等组成。

执行机构为开关型，单侧进油式油动机和油路集成块组成，油路集成块上装有快速卸荷阀、进油截止阀、二位三通试验电磁阀、回油逆止阀和AST安全油逆止阀等附件。中压主汽阀操纵座采用直接驱动方式。即油动机开启直接压缩弹簧，顶起汽阀。阀门开启方向与油动机方向一致。阀门的关闭由操纵座弹簧紧力来完成。

3.1两个中压主汽阀油动机分别控制两个中压主汽阀。每个油动机都采用二位开关控制方式控制阀门的关闭。都能在机组安全油失压时，迅速关闭各自的汽阀，每个油动机都可以单独实现快关功能，快关方式为遮断电磁阀带电动作，关闭时间常数0.15秒(汽轮机无蒸汽进入时)。

3.2其工作原理如图2所示

遮断电磁阀失电，安全油压建立，卸载阀关闭，油动机工作准备就绪。油动机在压力油作用下使阀门打开。当安全油失压时，卸载阀在活塞下油压作用下打开与回油相通，阀门操纵座在弹簧紧力的作用下迅速关闭中压主汽阀。当阀门进行活动试验时，试验电磁阀带电，将油动机活塞下的油压经节流调整阀与回油相通，阀门活动试验速度由节流孔来控制。当单个阀门需作快关试验时，只需使遮断电磁阀带电，油动机和阀门在操纵座弹簧紧力作用下迅速关闭。

3.3油动机的主要结构和部件，见图3

油动机由油缸、位移传感器和一个控制块相连而成。在控制块上，对于高压调节阀油动机、高压主汽阀油动机和中压调节阀油动机装有伺服阀、隔离阀、卸载阀、遮断电磁阀和单向阀及测压接头等，而中压主汽阀油动机则装有遮断电磁阀、隔离

湛江发电厂300MW汽轮机组再热中压主汽阀卡涩原因分析及减少卡涩建议

李树夏洪加存

摘要：针对湛江发电厂300MW汽轮机组再热中压主汽阀频繁卡涩的现象，结合再热中压主汽阀的结构特点和一些检修经验进行原因分析，并提出一些建议。

关键词：再热主汽阀；卡涩；原因分析

图1气阀结构图图2气阀工作原理图

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广东科技2010.7总第241期

广东科技2010.7总第241期

项目

次数所占比例中压主汽门产品质量问题880%执行机构质量问题110%运行操作不当

1

10%

阀、卸载阀、试验电磁阀、节流调整阀和单向阀及测压接头等。

油缸由活塞杆、活塞、前端盖、后端盖、缸筒、缓冲装置、防尘导向环、活塞杆串联密封、活塞密封和相应的联结件构成。所有的密封件对于磷酸脂抗燃油都具有优良的理化适应性。

3.4油动机的油缸，

其开启由抗燃油驱动，而关闭是靠弹簧反力，属单侧进油的油缸，为保证油缸快速关闭时，蒸汽阀碟对阀座的冲击力在允许的范围内，在油缸的活塞的尾部采用了缓冲装置。工作原理是油缸活塞

侧腔内的油液部分通过节流器将动能转换为热能。

１－油动机２－控制集成块９－单向阀１０－试验点接头１７－卸荷阀２１－关断阀２２－卸荷阀２６－２位２通电磁阀４４（４５）－节流孔５２－单向阀

4故障的类型及共性：

（1）故障类型分五类

a.机组打闸后汽阀保持全开，停运抗燃油泵后汽阀缓慢关闭；

b.机组挂闸后汽阀不能全开或卡死，对主汽阀加力后才使其开启；

c.汽阀关闭过程中动作迟缓，

关闭速度较为均匀或间有停顿，并伴有摩擦声，耗时长，严重时不能关闭到位，留有约5°～20°的开度；

d.关闭行程中前60°～70°范围内速度快且均匀，

剩余范围却非常缓慢，最终能关闭到位；

e.主汽阀均在关闭了整个行程的20%左右后即停止关闭，此时检查主汽阀油动机上伺服阀、卸荷阀均无故障，此隔膜阀油压为零。松开卸荷阀后主汽阀依然未关。

（2）故障的共性是重演性较好。当故障发生后，即使故

障汽阀反复多次做开关试验，故障特征一般保持不变。

5原因分析

造成中压主汽门频繁卡涩的因素主要有中压主汽门产品质量问题、执行机构质量问题、运行操作不当等。对2006年10月至2007年10月间我厂出现的卡涩因素进行了分类统计，统计情况如表1所示：

从上表统计中压主汽门产品质量问题造成卡涩占卡涩总数的80%，是产生中压主汽门卡涩的主要因素。但阀杆与汽封套发生卡涩现象又是主汽门产品质量问题造成卡涩主要原因。

5.1阀杆与汽封套卡涩情况及处理

主汽门阀本体的卡涩主要发生在阀杆与汽封套之间，产生氧化层是卡涩的主要原因。高温条件下长期运行，在运行3年

左右时的氧化层厚度一般均在0.15mm 以上。

同时，由于氧化层与母材的结合为疏松状态，因此带来了阀杆、汽封套表面粗糙、外内径胀粗，阀套的配合间隙变小；加上氧化层剥落后落在阀杆与阀套等部件的间隙内，使原先滑动配合的部件发生卡涩现象。从图4可知下汽封套筒轴向膨胀间隙太少：只有0.5mm ，容氧化皮槽设计太偏上，距离密封块只有45mm ，氧化皮不能及

时掉进容氧化皮槽造成卡涩。

阀杆Φ75处与密封块配合间隙设计偏大，达到1.65mm ，阀杆套筒上部氧化皮容易从此间隙掉进

汽封套筒内造成卡涩。

阀杆Φ95处与上汽封套筒上部配合间隙太小，只有1.35mm ，容易造成阀杆与汽封套筒因氧化卡涩。冷态装配时阀杆与阀杆套筒径向间隙只有0.30mm ～0.35mm ，原阀杆和汽封套材料11CrMoV 为抗大气腐蚀二级，抗氧化性能差。长期运行期中在高温与蒸汽泄漏并存的工况下，缝隙内氧化层不断增生，间隙值逐渐缩小，摩擦力相应增大，当间隙值接近或减小为零时，摩擦力将大于弹簧力，汽阀关闭时必然发生卡涩。

通过原因分析和解体阀门情况看，应采取下列措施来加以避免卡涩现象的出现：把原来阀杆及汽封套更换成新材料

2Cr12NiMo1W1V ，其抗氧化性能好，在950℃高温下年腐蚀深度仅为1.572×10-6

mm ，可较好地抑制氧化皮的生成，减少中压主汽门因氧化造成卡涩；上汽封套筒上端与汽封衬套接合处设计有较大的容氧化皮槽与密封块距离加大为145mm ，阀杆在上

图3油动机的主要结构和部件图

表1造成中主门卡涩的因素统计表

图4阀杆与汽封套卡涩情况及处理图

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