300MW汽轮机高压主汽门延迟关闭原因分析及处理

300MW汽轮机高压主汽门延迟关闭原因分析及处理

某台国产引进型300Mw机组在跳机过程中，发生高压主汽门A、B均关闭不到位的故障，为

此对主汽门及其油动机的工作原理和结构进行了分析，找出了主汽门延迟关闭的原因，介绍了现场处理的方法及所采取的安全措施。某厂1号汽轮机是上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术生产的300MW亚临界凝汽式汽轮机。型号N300～16．7／537／537，为单轴、双缸、高中压合缸、中间一次再热、双排汽式。配有2只高压主汽门、6只高压调门、2只中压主汽门和2只中压调门。调节系统采用上海新华公司提供的DEH一Ⅲ型数字电液调节系统，液压部分采用高压抗燃油，其工作压力范围为12．4～14．5MPa，除了2只中压主汽门外，其余各汽门的开度均通过电液伺服阀控制。

1故障过程

1号机组在某次跳闸时，就地3只ASL挂闸压力开关信号均置零，高压调门、中压调门及中压主汽门阀门开度反馈均为0，高压主汽门TV1、TV2开度降至10％，均未收到行程开关关到位信号；转速由3000r／rain突降至零。主汽门TV2在机组跳闸后17rain34关闭，而TV1则在机组重新挂闸后1rain51才出现关闭信号。因当时负荷紧张而未做全面处理，仅对其外部的油路和机械部分进行了分析和检查，确认了延时关闭的原因。春节调停时对造成主汽门关闭延迟的原因进

行了确认与分析，并及时做了处理。2液压及机械部份的检查机组降负荷至150Mw。就地解开TV1全关限位开关的接线，强制TV1关闭至DCS及发变组保护系统信号。为防止试验侧高压调速汽门突然动作，将对应的高压调速汽门的油动机进油截止阀关闭，确保GV1、GV3、GV5在试验和故障处理过程中时刻处于关闭

位置。

2．1液压部分检查

关闭TV1进油截止阀，在主汽门的卡涩位置上保持油动机的开度，然后缓慢旋出快速卸荷阀的压力整定阀整定杆直至其全部松出，严密监视控制油母管压力没有大的变化，拆除主汽门杠杆与油动机活塞杆的连接销。此时，主汽门未有关闭动作，仍处于卡涩状态9·而油动机活塞可以用千斤顶将其顶到关闭位置。故判断主汽门卡涩部位不在油动机侧，而在主汽门内部或主汽门弹簧箱内。

2．2机械部分检查

(1)拆卸主汽门弹簧箱盖螺栓时，主汽门门杆在汽机内部剩余蒸汽作用下，随弹簧导杆一起向外移动。确认弹簧箱内部弹簧元断裂和移位，即就地恢复。(2)用千斤顶稍加用力顶起主汽门门杆，将其顶到关闭状态。

(3)恢复主汽门与油动机的连接，打开

EH油进油截止阀，做主汽门的关闭试验，此时主汽门关闭恢复正常。TV2的检查步骤与TV1相同。根据上述检查判断，1号机2只主汽门的卡涩是由其内部引起，需进一步解体检查。

3主汽门解体检查及分析

解体后发现2个主汽门的阀芯密封面处严重磨损，主汽门阀杆表面和阀门衬套也严重磨损，磨损后的金属碎屑掉落在阀杆和衬套的间隙中，引起阀门卡涩。主汽门阀芯密封面是经过研磨的，主要作用是在主汽门全开时依靠蒸汽的压力密封，减少蒸汽的泄漏。正常情况下，在无蒸汽力时，主汽门定位依靠阀杆顶部的碟形弹簧(制造厂要求碟形弹簧被压缩4．8—4．9mm时)的位置作为油动机开度的最大值，当油动机开到最大值时，油动机提供的提升力应与阀门座的弹簧反力和碟形弹簧的反力相等，密封面间的密封力等于零或很少。在有蒸汽力的情况下，阀芯密封面间的密封力依靠蒸汽力进行密封，4MPa时蒸汽压力约为5t左右，主汽门碟阀前后的截面积差为132cIn2。

静态调试时和启动至2900r／arin进行阀切换时，由于主汽门的指令与阀位存在很大偏差，阀门调节卡根据偏差会输出最大的伺服电流和油流量驱动油动机开启，此时油压可能达到14．5MPa，油缸的直径为102mm，可以得到提升力为12t，考虑到杠杆比例为1：2，总的油动机提升力达到24t，加上蒸汽用力，总的向阀门开启方向上的力为30t，而弹簧座被压缩至工作位置所提供的力只有9(装配位置力为6t)。可见在此情况下作用在阀门开启方向的力最大可达到20t，如此大的带动阀门的活动部件快速向开启方向运，使阀门开启(根据调试情况估计，阀门从关至全开的时间为1．5—2S)，使阀芯密封受到很大的冲击。多次的阀门开启，导致芯密封面所承受的应力超过了材料的许用应力，引起损坏。故障发生时，主汽门不能快速关至零位

置，而在随后的重新启动过程中却自动关闭，且在启动过程中能够卉启，其主要原因是：通常国产300MW机组的高压调门关闭时间较快，约为0．2S，而主汽门关闭时间为0．35S，在调门关闭后，主汽门碟阀前后压力平衡，从而因为前后截面差提供了一个往开

启方向的力，而阀门座弹簧在关至10％位置时的弹簧力仅为6t，加上阀杆与衬套间有异物，在阀杆运行过程中产生了很大的摩擦力，导致阀门无法关闭。而当再次启动时，因为高压调门的再度开启，使主汽门碟阀的前后受力情况发生了改变，当主汽门在10％开度时，在调门开启的情况下，节流作用很大，前后差压也很大，蒸汽力对阀门的作用力方向是关闭方向，加上弹簧座的作用力，从而克服了摩擦力，将阀门关闭。而阀门再度开启时，油动机提供最大为24t的提升

力，足以克服蒸汽力、弹簧反力和摩擦力，使阀门开启。

4解体后的处理和防范措施

阀门解体后，更换新的主阀杆和衬套，对衬套密封面进行了打磨处理，待下次大修时更换。对阀门行程和阀门的位置进行了重新调整。根据以上故障处理及阀门解体检查情况，提出以下防范措施：

(1)在DEH逻辑中，对主汽门开至60％一70％(空行程)以后的速率进行限制，如10％／s，降低阀门开启的速度。

(2)避免在调试过程中将阀门开启指令设

置为最大。

(3)等待大修时再对阀门按照制造厂的要求进行调整。