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330MW汽轮机组中压联合汽阀调节阀杆漏汽处理浅析

近年来,330MW汽轮机组在我国大部分电厂生产中得到了广泛应用,然而某些330MW汽轮机组在投入运行一段时间后中压联合汽阀调节阀杆出现漏汽迹象,且阀体内部出现一些异响等问题,其中中压联合汽阀调节阀杆漏汽现象较为严重。因此,结合自身的工作实际情况对中压联合汽阀调节阀杆出现漏汽问题的原因进行分析,并提出了针对性的处理方法和防范措施。

1 中压联合汽阀简介与工作原理

330MW中压联合汽阀由中压主汽门和中压调节汽门置于同一壳体内,其结构分为阀体和执行机构两大部分,联合阀体由阀座、阀碟、曲臂、阀杆、阀杆套筒、密封环等部件组成,其开关动作是由油动机和弹簧推动曲臂转动实现的,再热主汽阀油动机与油动遮断阀油动机同时受到安全油控制。当关闭油动遮断阀时,将会建立安全油压,关闭卸载阀,以完成油动机的准备工作,在压力油作用下机组的汽阀开启,非传动端汽室内逐渐建立起压力,直至与再热蒸汽压力相同,而传动端处于大气压下,在压差作用下,门轴被推向传动端,密封环贴合,将再热蒸汽密封隔离。待安全油压力达不到要求时,卸载阀将会自动打开,并与回油管路相连通,此时油动遮断阀处于开启状态,使汽室与凝汽器相连处于真空状态,在大气压力作用下转轴被推向油动遮断阀端,使密封环脱开,阀门操纵座在弹簧紧力作用下迅速关闭中压主汽阀。

由于330MW汽轮机组中压主汽阀主要是依靠阀杆外套筒内的密封环进行密封。与此同时,在330MW汽轮机组联合主汽阀阀杆内部设有2段密封装置,其中一段的密封装置与自密封系统母管相互连接在一起,另一段阀杆漏汽密封装置与汽封加热器相连接。

2 漏汽处理及原因分析

2016年03月06日#2机A侧中压联合汽阀调节门杆位置发生漏汽,调节汽阀开度为100%,现场检查汽流声较大阀杆全开位无卡涩现象,针对调节汽阀门杆漏汽缺陷进行初步技术分析,判断阀杆密封磨损间隙变大导致漏汽,因运行中不具备阀门解体处理条件,策划阀杆漏汽问题于#2机组C级检修时处理并采购原厂相关备件。

#2机组C修期间于11月25日将A侧中压联合汽阀调节阀进行解体检修,检查发现A侧中压联合汽阀调节阀杆及阀杆套筒内孔有磨损,经测量调节阀杆与密封环间隙为0.72mm,超过标准0.50mm的要求,更换调节阀杆、阀杆套筒、密封环和阻汽套等损坏部件,检查阀盖与阀体结合面接触良好,用钢丝刷清理各部件除垢及用油石磨去高温氧化层后涂上二硫化钼,清理阀套内积垢,检查阀芯密封线并涂红丹检查阀芯与阀座接触密封面良好,将阀芯组件逐步起吊回装完毕,12月16日15∶00#2机组启动#2A侧中压联合汽阀调节汽阀试验动作灵活不漏。

主要检修数据记录如表1所示:

表1 单位:mm

11月25日#2机A侧中压联合汽阀调节阀杆解体后专业内探讨分析漏汽原因,机组停运后对联合汽阀油动机进行检查,活塞卡涩不能自由活动,因此不考虑油动机出现异常问题。调节阀解体后发现阀杆变形严重并有刮痕,阀杆套筒内孔磨损,推断阀杆与阀杆套筒在运行中有碰磨。使门杆与密封环配合间隙超出标准值0.22mm,导致阀杆密封环和阻汽套等部件损坏,密封环贴合严密性逐步变差而出现阀杆漏汽。

其他异常分析:(1)联合汽阀检修时,拆装工艺不当,调节阀阀杆在长期高温蒸汽的作用下发生不规则变形造成弯曲度超标,在高温蒸汽激振力的作用下阀杆与阀杆套筒发生磨损;(2)阀体在高温下长期运行产生氧化层导致运行中发生卡涩,机组投运超过三年时间阀杆氧化层一般达到0.15mm以上,运行中阀门调节动作致使表面累积形成的硬质氧化皮脱落,导致阀杆和阀套空隙有大量氧化皮和积垢,门杆表面光洁度粗糙,阀套与门杆之间活动间隙变小,门杆套之间的摩擦力变大,因而容易造成门杆与套筒汽封的挤压卡涩,从而发生碰撞磨损,调节阀开启后球面密封环全周接触面积无法达到100%接触,导致阀杆发生漏汽。通过对氧化皮厚度超标的主要原因分析,主要包括以下三点:(1)阀杆材料在长时间运行后抗氧化能力逐步变差;(2)当机组停止运行以后,门杆漏汽至轴封系统逆止门密封不严,从而导致汽体进入门杆中,经过长时间的使用,将会造成门杆出现氧化腐蚀;(3)当机组停止运行以后,阀杆与阀套之间发生锈蚀,大大减少了动静间隙,蒸汽管道内的细小硬质杂物随蒸汽进入中压调节阀汽室而出现卡涩磨损。

除了以上原因以外,造成330MW汽轮机组中压联合汽阀调节阀杆漏汽的原因还包括以下三个方面:(1)机组中压联合汽阀调节阀杆与密封环装配质量不达标,从而导致大量的蒸汽进入阀杆内部,加上阀杆漏汽密封装置设计不能满足接纳泄漏要求,从而引起运行中出现蒸汽外泄现象;(2)330MW汽轮机组中的轴封系统在运行中发生异常情况,如管道布置不合理等;(3)密封装置回汽管路不畅通或者管路节流孔板堵塞,从而导致阀杆出现漏汽。

3 预防措施

第一,利用机组检修机对中压联合汽阀主汽阀、调节汽阀阀芯组件进行解体检查,使用砂轮片及砂纸清理阀套内部和阀杆表面氧化层积垢,测量主汽阀杆和调节阀杆弯曲度≯0.05mm,检查阀套同心度,测量主汽门阀套和阀杆径向间隙为0.36~0.41mm,测量中调门阀套和阀杆径向间隙为0.50~0.58mm,选择抗氧化性能好的材料备件进行更换,装配联合汽阀阀杆、阀套等配件时一定要均匀涂抹二硫化钼粉,防止行程部分咬死。

第二,机组停运期间对联合汽阀进行测试,并严格检查联合汽阀的关闭时间,看是否存在超标现象,在启动冷态之前,我们需要做好汽机机组中各个汽阀的静态试验,如发现存在卡涩问题,应禁止启动机组,机组运行期间每半月进行一次定期阀门活动试验,密切关注中主门和中调门活动行程,机组停运期间每半月进行一次阀门全行程活动试验,减少阀套与阀杆表面氧化层堆积。

第三,在330MW汽轮机组运行中,要对蒸汽温度进行严格控制,禁止蒸汽温度出现长时间超温现象,以免金属发生腐蚀。在机组停机以后,我们要及时开启汽阀的疏水阀,以防阀门积水而引起各部套发生锈蚀、卡涩问题,在启动冷态时,要严格按规程规定加强暖阀时间控制,以免过早切换阀门而导致汽门各部套产生热冲击,为了达到更好的抗氧化效果,在机组停止运行以后,要对门杆漏汽段的阀门进行检查是否严密关闭,定期对联合汽阀阀体进行维护与保养,减轻阀体组件发生停用腐蚀。

此外,对于330MW汽轮机组中压联合汽阀调节阀杆漏汽问题,还要采取以下三点预防措施:(1)若发现调节阀杆发生漏汽,首先应增加阀位开启指令,一般开度要增加至103%~105%,从而使油动机过开,以增大阀杆密封面的密封性。若阀杆还继续漏汽,问题可能出在油动机的工作行程相对于阀杆全开的行程显得较少,所以应将阀杆与联轴器处的垫环的厚度增加至3~5mm,尽量减小油动机的空行程,确保阀杆开启运行中密封面得到良好的密封;(2)在联合汽阀解体过程中,应严格检查阀杆密封面的受损情况和密封面的接触情况,看是否存在问题。由于密封环和密封面一般采用太立合金焊接方式,因此阀杆复装时需要对表面进行氮化处理,以防阀体故障问题的出现;(3)对漏汽管道系统的截止阀及止回阀进行解体检查,看阀体是否存在异常状况。

4 结语

综上所述,330MW汽轮机组中压联合汽阀调节阀杆漏汽问题直接影响到机组的安全性能,通过对阀杆漏汽问题分析得知,阀杆与阀杆套筒安装质量问题是发生漏汽的主要原因,故需要引起我们重视。因此,在中压联合汽阀维修过程中需要对装配质量进行严格控制,以免阀杆漏汽缺陷重复出现。此外,通过更换阀杆、阀杆套筒及密封套件后中压联合汽阀调节阀杆漏汽问题得到彻底解决,但为了避免机组运行时再次发生阀杆漏汽需做好相关预防措施,以延长330MW汽轮机组中压联合汽阀的使用寿命,确保汽轮机组安全稳定运行。

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