50MW汽轮机一次自动主汽门关闭不到零位问题的原因分析与处理

唐俊锋，杨继锐，李 景

（邯钢集团邯宝钢铁有限公司能源中心，河北邯郸 056015）

1 前言

邯钢西区热电厂1#、2#、3#机组汽轮机为哈尔滨汽轮机厂制造生产的50MW机组，该机组型号为CC50/N60—8.83/2.17/0.98，型式为高温高压单缸冲动抽汽凝汽式，额定功率为50MW，最大纯凝功率能够达到60MW。每台机组设置一个自动主汽门和4个高压调速汽门。自投入运行以来，3#汽轮机曾经出现过两次机组打闸停机后，自动主汽门关闭不到零位的情况，给机组的安全稳定运行留下了隐患。

2 自动主汽门的原理

自动主汽门是汽轮机保护系统的主要装置，它的主要作用是，在汽轮机保护装置动作后，迅速切断汽源并使汽轮机停止运行。为了保证安全，要求自动主汽门动作迅速，并关闭严密。自汽轮机保护系统动作到主汽门完全关闭的时间，通常要求不大于0.5～0.8 s。汽轮机所有的停机保护都是通过自动主汽门和调速汽门的关闭来实现的，如果调速汽门没有关闭或者关闭不严，最终就只有依靠自动主汽门快速切断汽轮机的蒸汽进汽，以防止汽轮机超速，保证汽轮机的安全运行。

该型号汽轮机自动主汽门型式为带预启阀的单座阀，见图1，由自动关闭器和主汽阀阀体两部分组成。自动主汽门只有全开和全关两个工作状态，主汽门的打开靠自动关闭器中油动机的推力，主汽门的关闭靠自动关闭器中的弹簧力。

图1单阀座带预启阀式的自动主汽门

自动主汽门主汽阀阀体的本体部分结构见图1。它是由主阀碟3和预启阀5组成。阀杆6通过球面垫圈8以螺帽9将其固定在预启阀上，预启阀螺帽上有两个对称的键以防止转动。主阀碟球形头是以丝扣和阀碟套筒4相连接，在球形头的圆周上对称开有4个孔口，当预启阀开启时，蒸汽由此孔进入门后，给主阀碟一向上的力，同时降低了门前后压差，从而减小了阀门的提升力。主阀碟套筒顶端开有几个孔口，其目的是当预启阀关闭时，保持有一个蒸汽向下的作用力。

3 汽轮机打闸后自动主汽门关不到零位的原因分析与处理

2010年10月份3#汽轮机在打闸停机后，自动主汽门没有关闭到零位，后来通过几次反复的挂闸和打闸，自动主汽门关闭不到零位的问题得以解决，就没有再进一步的进行解体检查。

在2012年12月份3#汽轮机一次停机准备检修的时候，发现汽轮机打闸后自动主汽门又没有关闭到零位，只关闭到刻度的60%。这一次，自动主汽门再次出现关闭不到零位的情况，肯定不是偶然现象，必须彻底解决该问题。

一般来说，汽轮机打闸后自动主汽门关闭不到零位的原因主要有液压部分和机械部分两方面的原因。

3.1 液压部分原因

自动关闭器液压部分因为油质不良引起卡涩、快速卸荷阀故障等均可引起主汽门关闭不到位，但打闸过程中油动机压力回油管可听见油流声，说明下腔室高压油均能迅速泄去，可以将液压部分由于油质不良造成卡涩的原因排除。

3.2 机械部分原因

动静间隙不当：当间隙较小，热态下由于膨胀、氧化层可能会使间隙消失，造成卡涩使自动主汽门关闭不到零位，主要有下列间隙：阀杆与其套筒的间隙，预启阀与其套筒的间隙。油动机活塞杆及操纵座等机械连接件卡涩也可引起主汽门关闭不到零位。

汽室部件表面结垢：运行中由于汽水品质不合格而使部件表面结垢，堵塞自动主汽门动静部分之间的间隙造成卡涩，使自动主汽门不能关闭到零位。

弹簧产生变化后预紧力不足：由于自动主汽门长期在高温下工作，自动关闭器的弹簧有可能产生锈蚀老化、裂纹等缺陷，使预紧力减小，当自动关闭器的高压油泄掉后自动主汽门不能关闭到零位。

可是对3#汽轮机自动主汽门阀体进行解体检查后，发现阀杆与其套筒之间，预启阀与其套筒之间没有任何卡涩，阀杆和主阀碟能够上下自由活动，预启阀也能够上下自由活动，没有任何卡涩现象。自动关闭器油动机活塞杆及操纵座等机械连接件进行了检查打磨，也没有发现任何卡涩现象。于是对各个部件进行了清理打磨后进行回装，回装后自动主汽门仍然只能够关闭到刻度的60%。

3.3 其它方面原因

自动主汽门关闭不到零位的问题没有得到解决，这一次解体没有找到问题的真正原因。经过大量查找资料，认真研究自动主汽门主汽阀阀体图纸，发现阀座2和主汽门外壳1是两个部分，阀座2和主汽门外壳1在装配后，径向对置进行4处敛缝，每处长40 mm。如果敛缝遭到破坏，阀座2由于热胀冷缩的原因就会有可能松动上浮升高。

自动主汽门由于蒸汽参数突然变化，及蒸汽经过主汽门的扩散作用力，促使阀座2发生松动。在汽轮机启动时，阀座2较主汽门外壳1受热快，其膨胀受到主汽门外壳1的限制，被挤压产生弹性变形，在高温作用下，弹性变形逐渐变为塑性变形，结果导致敛缝遭到破坏，阀座2松动。

基于上述分析，再次进行解体检查，检查阀座，确实发现阀座2比原来的位置升高。经过测量阀座2上浮升起了60 mm。于是确认自动主汽门只能关闭到60%的原因，是因为自动主汽门阀座松动上浮升起造成的。

3.4 处理方法

如果要想将阀座2恢复原来位置，就得需要制作专用工具和液压装置，并且需要将自动主汽门外部保温全部拆除，用火把对主汽门外壳1进行加热，同时采取措施对阀座2进行冷却。按照这样的方法工作量大，而且比较困难。

经过分析，决定利用热胀冷缩的原理，将阀座2恢复到原来位置。于是把自动主汽门回装，然后开蒸汽暖管对自动主汽门进行加热，通过反复的挂闸和打闸，自动主汽门终于关闭到零位，阀座被打了下去恢复到原来位置。然后再次将自动主汽门进行解体，将恢复到原来位置的阀座2和主汽门外壳1，按照自动主汽门图纸的要求，径向对置进行了4处每处长40 mm敛缝。

自动主汽门回装恢复后，反复进行了挂闸和打闸试验，一切正常。

4 结论

汽轮机组打闸后自动主汽门关闭不到零位的原因主要有液压部分和机械部分两方面的原因，但是主汽门阀座松动上浮的情况发生的比较少。这一次由于自动主汽门阀座松动上浮造成的自动主汽门不能关闭到零位的原因分析和处理，希望能够给今后处理相似的问题起到一定的借鉴作用。

[1]张健，冷壮家，袁家谱.汽轮机自动主汽门缺陷分析及处理[J].热电技术.2010,(2):21.