汽轮机高压主汽门阀杆断裂原因分析及修复

徐敬民

（江苏华电扬州发电有限公司，江苏扬州 225002）

汽轮机高压主汽门阀杆断裂原因分析及修复

徐敬民

（江苏华电扬州发电有限公司，江苏扬州 225002）

针对江苏华电扬州发电有限公司＃6机组＃62主汽门开关异常的情况，通过分析确认主要故障发生在阀门机械部分，解体蝶阀后发现阀杆从预启阀小弹簧室根部断裂。分析了主汽门阀杆断裂的原因并提出了应对措施及检修方法。

汽轮机；主汽门；阀杆；断裂；修复

1 机组概况

江苏华电扬州发电有限公司＃6机组为哈尔滨汽轮机厂采用引进技术生产的300MW亚临界、中间再热、单轴、双缸、双排汽、凝汽式汽轮机。该机组热力级有29级（结构级36级），与DG-1036型1036 t／h亚临界、中间再热、自然循环汽包式锅炉及QFSN-315-2型水氢氢冷却发电机配套。锅炉与汽轮机热力系统采用单元布置。有2组主汽阀-蒸汽室组件，每组有1只高压主汽阀与3只调节阀，分别装在汽缸两侧。主汽阀为卧式，调节阀为球形阀。主汽阀直接固定在基础上，是膨胀的死点；各个蒸汽阀的位置由各自的执行机构来控制。执行机构为液压油缸，其开启由EH油压驱动，关闭靠弹簧力，液压油缸与1个控制块连接，在这个控制块上装有隔离阀、快速卸载阀和逆止阀。

2 主汽门开启异常过程

2013年6月19日＃6机组启动过程中，发现＃62主汽门无法开启，经现场检查初步判断EH油系统正常后，用千斤顶将阀门顶开，打闸阀门关闭正常，后多次开关均正常。机组带负荷后，发现机组参数与所带负荷不对应，＃62主汽门前、后温差和压差均不正常，怀疑该阀门未能打开，而阀门开关信号正常，现场观察阀杆开关行程正常。初步判断该主汽门阀杆断裂或主阀并帽松脱，阀杆无法带动主阀打开。经请示后，机组于6月20日凌晨停机。

3 故障判断

图1为高压主汽门工作原理，由图1可知，高压主汽门开关异常一般有3个方面的原因：热工故障、油系统故障及阀门机械卡涩。具体原因分析如下。

图1 高压主汽门工作原理

热工故障：热工信号、挂闸电磁阀以及AST电磁阀的继电器故障等。

油系统故障：卸荷阀卡涩、伺服阀卡涩、主汽门EH节流孔堵塞、复位手柄错油门盖度不够等。

阀门机械故障：氧化皮增厚，开关阀门造成氧化皮脱落，可导致预启阀、主阀等卡涩，还会导致阀门阀杆断裂或主阀、预启阀并帽松脱。

从＃62主汽门的处理过程可以看出，阀门无法打开时，经用千斤顶处理后开关阀正常，可以初步判断阀门热工部分和油系统部分应无异常，主要缺陷很可能发生在阀门机械部分，其状况表现为：（1）开关阀门时阀杆行程正常；（2）阀门全开后，阀后压力、温度偏低；（3）机组带负荷后，运行中机组参数与所带负荷不对应。

结合图2进行分析，推测阀门机械部分可能有两种故障：一是阀杆断裂；二是主阀并帽螺丝松脱。

4 解体阀碟，消除故障

2013年6月20日，机组停运并投快冷做抢修准备。为了保证机组尽快投运，准备更换全套阀碟，对库存备品备件进行了检查，对缺少的备品备件进行补充，满足抢修工期。

图2 高压主汽门

4.1 阀门解体

（1）拆除热工接线及行程开关；

（2）拆除EH油管道接头并用白布包扎接口；

（3）拆除操纵杆与主汽门阀杆连接销；

（4）用两根专用螺栓安全地松开弹簧操纵座；

（5）做好标记，用电加热法拆除主汽阀头颈法兰螺母；

（6）吊出主汽阀头颈及阀芯；

（7）退出主汽门阀芯，发现阀杆和阀碟均有卡涩现象，使用大锤、铜棒、千斤顶等工具退出阀杆、阀碟，发现阀杆从预启阀小弹簧室根部断裂，如图3所示；

（8）拆除主阀并帽螺丝，解体预启阀。

图3 阀杆断裂位置

4.2 阀门组装

组装前必须对各部件进行清理打磨，特别是容易结垢引起卡涩的导向部位，必须严格按照生产厂家的标准进行处理。主阀与头颈套筒之间和主汽阀杆与汽封套之间的间隙应适当：间隙过小，阀门卡涩的情况容易重复发生；间隙过大，易发生阀门开关异常和密封不良的现象。

4.3 故障原因分析

（1）主要原因。预启阀小弹簧室底部存在设计加工缺陷（如图4所示），该部位实际厚度只有5 mm，安全系数较低，遇阀碟卡涩、开关阀长期冲击时，该部位易发生断裂。

（2）次要原因。阀碟与头颈导向部分结垢是高温高压主汽阀的最常见问题，为保证阀门的密封性，该导向部分设计间隙较小，长期运行后该部位结垢，易发生卡涩甚至卡死现象。每次阀门大修时均要除垢，但该部位机加工困难，手工除垢效果较差，有些部位清理不完全，部分部位易发生卡涩，从而造成开关阀时阀杆受力过载。

图4 主汽门门杆剖视图

（3）其他原因。开机过程中发生主汽门卡涩时，临时处理方法是用千斤顶强行顶开。该方法能保证机组及时投运，阀碟卡涩情况不太严重时可解一时之急，但如果卡涩情况严重，容易造成阀杆断裂。

4.4 防范措施

根据此次缺陷发生和处理的情况，在今后的主汽门检修工作中，应从以下几个方面加强防范措施。

（1）加强金属部件监督工作。对运行达到汽轮机高温部件监督时间的主汽门阀杆，解体后除进行常规的外部腐蚀情况检查和弯曲度测量外，必须增加两项金属部件监督项目：一是硬度检测，硬度超标的必须更换；二是金属探伤，对应力集中的部位更要高度重视，探伤不合格的阀杆必须更换。

（2）严格执行检修工艺，主汽门内部各配合部位受蒸汽品质、金属材质等的影响，容易结垢或产生氧化皮，影响各部位间隙，造成卡涩。每次解体大修时，必须严格按照工艺标准进行检修，对照各部分的间隙标准认真进行测量验收。

（3）运用先进工具，提高检修效率和质量。对间隙严重偏小的，直接返厂或送到机械加工单位进行加工，效果好且效率高。如需现场处理，可用电动工具打磨外径，内径可用研磨棒研磨。对某些电动工具无法接近的部位，可用风动研磨机械进行处理。

5 结束语

主汽门故障的原因较多，表现的症状也各不相同，单一原因引起的故障分析起来较简单，如果是组合原因引起的故障，分析起来就较为困难，但只要对阀门的结构和工作原理了解充分，应该能够很好地分析出引起故障的原因。对主汽门故障原因及时进行分析，可为制订检修计划、准备材料备品提供充分的依据。解体后正确分析，可为采取有效防范措施、防止故障重复发生提供有力的保证。

（本文责编：刘芳）

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：1674-1951（2015）05-0044-02

徐敬民（1966—），男，江苏兴化人，技师，从事电厂管阀安装、检修等方面的工作（E-mail：shuizhongma＠foxmail.com）。

2013-12-30