660MW汽轮机高中压阀门故障分析及处理

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前言
汽轮机高中压阀门是高温、高压的关键重要部件之一,主 要有高压主汽调节阀和中压联合汽阀,若出现问题,直接影响 电厂的安全生产和发电量。汽轮机高中压阀门安全性、可靠性 涉及到厂内制造质量、现场安装质量和运行、检修多方面,电 厂应予重点关注。
汽轮机高中压阀门在机组运行过程中,会出现振动、冲 刷磨损、卡涩、阀盖和阀杆漏汽、内部零件裂纹和产生氧化皮 等问题,一旦不及时处理,极有可能造成重大的事故。制造厂 家均规定高压主汽阀和中压联合汽阀需每天做活动试验一次( 可选择进行部分行程活动试验),高压主汽调节阀和中压联合 汽阀每2年应该彻底解体清理、检修一次(日立引进型600~10 00MW汽轮机维护说明书中明确规定),每两个大修期更换高 压主汽调节阀和中压联合汽阀的阀芯部件是很有必要的。
目录
一、高、中压主汽阀预启阀阀盖高温内六角螺栓脱落 二、高、中压主汽阀碟止动环退出 三、中压联合汽阀阀盖固定螺钉脱落 四、高压调节阀阀杆连接失效 五、高压主汽阀阀杆处漏汽问题 六、高压主汽阀阀盖漏汽问题 七、总结与建议
一、高中压主汽阀阀盖高温内六角螺 栓脱落
1.1问题现象
案例一:湖南某电厂#1机高压主汽阀阀盖螺钉脱落情况(云南某电厂#3机中 主阀、四川某电厂#5机高主阀、广西某电厂#1机中主阀也曾出现相同问题)
5.3问题处理措施
5.3.1将右侧高压主汽阀操纵座油动机的给定指令设置为105%,从而使高压主 汽阀能够处于全开。 5.3.2检查阀杆上部与套筒密封面接触是否良好。 5.3.3现场调整和检查操纵座油动机与阀门连接行程,使阀门能够全开。 5.3.4检查主汽阀套筒下部螺孔螺纹深度是否加工到位,安装前试装螺栓及测量 其尺寸。建议在主汽阀套筒与壳体之间的密封垫片均匀涂抹对应参数的汽缸密 封脂。
• 十字头内螺纹损坏
•最 终 使 其 阀 门 关 不 到 位 和 开不足及阀门振动等。
4.2原因分析
4.2.1东汽内总装控制不到位,阀杆旋入十字头拧紧时,使阀杆顶部垫环厚度不能保 证阀杆与垫环及十字头内部端面接触不良未贴死,阀门关闭冲击造成阀杆与十字头 螺纹损坏和防转销断裂。
4.2.2现场复装时,漏装垫环或混装垫环,防转销孔擅自扩大装入销。
案例一:印度某电厂#2机(D600KNx)高压右侧主汽阀在大负荷时发现阀杆漏气, 并伴有间断尖叫声,从DCS系统调出阀门开度历史曲线,其高调阀右侧阀位波动, 现场将阀位开度指令改到105%,开机后漏气及尖叫声消除。
高压右侧主汽阀阀位曲线,蓝色波浪线为高主阀阀位曲线
案例二:福建某电厂#4机(D1000ENx)在650MW以上负荷运行时SV2 和SV3主汽阀存在明显抖动(SV3尤其严重),现场检查发现SV2和SV3 主汽阀阀杆下部套筒存在旋转现象。支吊架检查未发现异常。2015年6 月初机组临停,对主汽阀阀杆压盖螺栓重新进行外部紧固,机组启动后 SV2振动有所改善,但SV3在高负荷时仍存在抖动问题,套筒仍在旋转。
•推荐采用加强型金属缠绕垫片——软金属复合密封垫: 该垫片将主汽阀使用该垫片后,仅靠垫片密封,硬接触面(即A、
B面)不接触,阀盖安装相对较简单,密封性能可靠,在广东某电厂 超超临界660MW汽轮机、湖北某电厂超临界600MW汽轮机等得到成 功应用。
软金属复合密封垫的性能参数:
工作压力:35Mpa 工作温度:700℃ 实际厚度:5.2mm 压缩量:1.7-1.8mm
3.1问题现象
案例:河南鹤壁某电厂#1机(D600ENx)右侧中压主汽阀在机组启动过 程中出现卡死现象,解体检查后发现与阀盖连接的24条螺栓有21条已经断 裂,其中6条脱落掉落预启阀碟与阀座密封面处,导致阀碟与阀座密封面 严重损坏。此类故障已先后在扬州某电厂#3、#4机(D600CNx)、首阳山某 电 厂 #1 机 (D600CNx) 、 汕 尾 某 电 厂 #1 机 (D600ENx) 、 防 城 港 某 电 厂 #1 机 (D600ENx)等机组出现。
✓放入金属缠绕垫片后,在此状态下测量阀盖与阀壳之间的间隙T在圆周上应均匀,否则需 提起阀盖重新安装金属缠绕垫片;
✓用设计的冷紧力矩分多次拧紧阀盖螺栓,拧紧过程中阀盖不得倾斜;
✓当拧紧困难时,应停止作业等待几分钟,等金属缠绕垫片屈服变形后再进行冷紧,直至阀 盖硬接触面(即A、B面)完全贴合,用塞规在圆周上对称取4点测量S值确认; ✓冷紧到位后,按设计热紧值进行热紧,在圆周上对称取4点确认S值比热紧前小0.10mm。 S值变化量不可超过0.10mm,否者阀盖拧过而上拱,反而可能造成漏汽。 ✓若经多次冷紧后,阀盖硬接触面(即A、B面)仍无法完全贴合,应考虑将此状态下的硬 接触面间隙S1值加入螺栓设计热紧伸长量,即螺栓最终热紧伸长量=设计热紧伸长量+S1。
4.3处理、预防措施
4.3.1东汽对以后新设计300~1000MW高压调节阀阀杆连接结构加以优化改型,结 构较复杂,连接同心度要求不高,安装、检修拆装方便。但由于结构尺寸限制, 不适用于老机改造(需更换操纵座及阀杆)。
4.3.2针对老机组的高压调节阀阀杆连接结构,东汽也提出优化改造方案,但需要 更换新结构阀杆,对操纵座十字头进行补充加工。
6. 2原因分析
东汽300~1000MW汽轮机高、中压主汽阀阀盖金属缠绕垫片密封面与阀 盖硬接触面为同一平面,为单层密封结构,由于结构的原因,对阀盖安 装要求较高。若主汽阀金属缠绕垫片安装偏斜、阀盖螺栓冷紧、热紧不 到位,极易引起阀盖漏汽。
6.3处理、预防措施
•研磨损伤的密封面。
•严格按图纸、螺栓预紧说明书相关要求,清理、检查、测量、冷紧、热紧,注意以下几个 要点:
二、高、中压主汽阀碟止动环退出
2.1问题现象
案例:扬州某电厂#3机(D600CNx)06 年10月投运近期C级检修发现左、右中 压 主 汽 阀 芯 止 动 环 退 出 约 15mm 。 止 动 环退出,防转键也退出,使阀门卡涩。 四川白马、重庆合川某电厂D300N型汽 轮机高压主汽阀也曾出现同样问题。
六、高压主汽阀阀盖漏汽问题
6. 1问题现象
东汽300~1000MW部分机组安装后试运行期间即出现阀盖漏汽,也有部分机组投运初 期未出现漏汽,启停几次后出现漏汽,主要表现为高压主汽阀保温层出现滴水,打开 保温层后阀盖密封面处漏汽,还伴随着冲刷的蒸汽流动噪音,甚至出现阀盖密封面被 冲蚀,严重影响机组安全运行。
3.2.2各电厂现场安装、检修应检查其高温内六角螺栓防松敛缝是否到位。
四、高压调节阀阀杆连接失效
4.1问题现象
案例:07年以来,多台300 ~1000MW 机 组 发 生 高 压 调 节阀阀杆与操纵座十字头连 接失效故障。
• 主要现象:
• 阀杆头防转销断裂
• 阀杆头螺纹退出十字头
• 阀杆头外螺纹损坏
软金属复合密封垫(成都均英密封材料有限公司)
新的软金属复合 密封垫
已使用过的旧的 软金属复合密封 垫切割情况
双层阀盖新结构
七、总结与建议
1. 高、中压主汽调节阀属高温、高压部件,各电厂应严格按照 制造厂的要求进行安装、运行、维护、检修,对阀门容易出 现的故障予以重点关注,防微杜渐,一旦阀门出现卡涩、漏 汽等异常情况应立即查找原因,及时排除故障,以免造成重 大事故。
3.2原因分析
3.2.1高温内六角螺栓上部内六角开六方过深,造成螺栓强度变薄弱; 3.2.2高温内六角螺栓防松脱的敛缝不到位; 3.2.3对于超超临界再热汽温达600℃机组高温内六角螺栓材料等级偏低。
高温内六角螺栓新设计要求
3.3处理、预防措施
3.2.1东汽已优化高温内NbN),加强 生产质量管控,并对使用旧设计螺栓的机组进行三包更换。
1.2原因分析
1.2.1内六角头螺栓的圆柱头与预启阀盖螺栓沉头配合间隙过大,螺栓头处敛 缝无法防止螺栓松脱退出。
1.2.2主汽阀阀盖高温内六角螺栓未按设计螺栓紧固力矩把紧。
高压主汽阀阀盖螺钉装配要求
中压主汽阀阀盖螺钉装配要求
中压调节阀阀盖螺钉装配要求
1.3处理、预防措施
1.3.1东汽对预启阀阀盖沉孔内径与高温六角螺栓圆柱头外径加公差控制。 1.3.2预启阀盖高温内六角螺栓厂内严格按设计螺栓紧固力矩把紧、敛缝到位。 1.3.3各电厂现场安装、检修应检查阀门内所有高温内六角螺栓敛缝是否到位。
主汽阀套筒与壳 体之间密封垫片
5.2问题原因分析
5.2.1带调节功能的高压主汽阀(连续型),主要用于冷态启动前预暖阀壳。 由于LVDT行程传感器反馈误差,阀门全开时,指令给定100%产生波动,造 成高压主汽阀阀杆上部与套筒锥形密封面无法贴死,造成阀杆漏汽,甚至引 起阀杆振动和操纵座上部套筒周向摆动。 5.2.2阀杆上部与套筒密封面接触不良。 5.2.3操纵座油动机与阀门连接行程有误,造成阀门不能全开。 5.2.4主汽阀套筒与壳体之间装配不到位,使密封垫片未压实而窜汽。
4.3.3东汽已优化防转销结构,提高材料等级(由碳钢升级为25Cr2MoVA )。
4.3.4各电厂现场安装、检修应对此连接加以关注,不能漏装和混装垫环以及随意 扩大防转销孔和配制新销子。
目前东汽改进型高压调节阀结构和改造结构如下:
新机型采用的结构
老机组改造结构
五、高压主汽阀阀杆处漏汽问题
5.1问题现象:
由于SV2和SV3抖动,导致主汽阀操纵座、油动机及EH油管道振动, 长期运行势必造成连接部件或油动机内部、接头松动以及金属部件疲劳, 严重威胁机组长期安全运行。
SV2和SV3高压主汽阀均为连续性具有调节性阀。初步分析,此两阀 门未处于全开状态,蒸汽通过阀杆与衬套间隙流动引起振动及下套筒旋 转。
案例三:有电厂曾出现高、中压主汽阀阀蝶套筒底部螺孔螺纹未攻到位,致 使阀杆套筒底部螺钉装不到位,使密封垫无法压实而造成底部漏汽。
3. 阀芯部件应归于易损件类,东汽建议其合理寿命应为两个大 修期,推荐电厂两个大修期后应整体更换阀芯部件。
谢谢大家! 欢迎交流讨论
在喷嘴中找到 脱落螺钉之残 留物
打开阀门后的状况,未脱落螺钉全已松动
高压#1 、#3 、#4调 节阀碟损坏状况 #1高压调节阀碟损坏状况
#4高压调节阀碟损坏状况
案例二:2014年2月26日嘉峪关某自备电站#6机(D350SNx)启机前进行阀门活动试验 时,发现右侧中调门只能开到95mm位置,且关闭不动,用大锤振动后也只能关到约 30%(阀门上部行程55mm)。2月28日凌晨2:00解体右侧中压联合汽阀,发现中压主 汽阀阀盖高温内六角螺栓有1件脱落并卡在调门阀蝶与门座之间,另外2件已退出在原 位,其他所有螺栓均松动退出约一扣。
2. 机组经过运行后,高、中压主汽调节阀检修时,应对阀壳内 表面进行无损检查,发现裂纹及时补焊,此外,内部阀芯部 件易高温氧化,使阀芯相关配合间隙小于设计值,超超临界 机组尤其严重,许多电厂检修时采用砂轮手工抛磨处理,这 样会将部分阀芯件表面氮化层破坏,后期运行会加快氧化, 应采用油石手工去除氧化皮。东汽建议每2年,电厂应彻底 解体检修高、中压主汽调节阀一次。
2.2原因分析
2.2.1东汽内未按设计图纸将阀蝶翻边敛缝对止动环的防松。 2.2.2止动环与阀蝶配合过盈值未达到要求值。
2.3处理、预防措施
2.3.1厂内加强总装工艺控制,使阀蝶翻边敛缝到位和止动环与阀蝶配合过盈达到 设计要求值。
2.3.2 各电厂现场安装、检修应检查其部位的翻连敛缝是否到位。
三、中压联合汽阀阀盖固定螺钉脱落
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