300MW机组4号高压调门门杆断裂原因分析及处理

张永俊

摘要：公司于2008年陆续将2台300MW机组投入商业运行，机组安全平稳运行，在2016-2017年机组运行中2台机连续发生4号高压调门断裂甩负荷情况。针对300MW机组4号高压调门门杆断裂的原因进行分析、处理、探讨。

关键词：高压调门；门杆断裂

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.30.090

1前言

本汽轮机是由上海汽轮机厂制造的新型亚临界、一次中间再热、双缸双排气、单轴、反动凝汽式汽轮机。型号：N300-16.67/537/537型，控制系统采用数字电液调节系统，操作简便，运行安全可靠。DEH系统使用的是西屋公司的OVATION型集散控制系统， 提供单阀/顺序阀切换功能。

2设备状况

2.1高压调门的工作原理及结构图

高压调节汽阀由油动机操纵，它的活塞杆与调节汽阀阀杆直接相连，垂直安装，油动机活塞向上移动为开汽阀。油动机是单侧作用的，液压力提供开汽阀的动力，关汽阀依靠弹簧力。

2.2事故情况

2017年6月21日，8号机负荷135MW甩至98MW，机组调门由顺序阀自动切换为单阀运行，就地检查4号调门门杆从连接头移除约100mm，在靠近连接头下端处有门杆断裂裂纹，4号调门退出运行。

3原因分析

（1）调门运行过程中受到油动机的弹簧的向下关闭作用力、油动机活塞的向上开启力、主蒸汽的向上顶力、蝶阀重力等外力的作用下处于悬伸的不稳定状态。这些不稳定力的长期作用之下对门杆产生交变应力引起门杆金相薄弱组织疲劳、扩散门杆的金属力学性能集聚恶化最终引起金属疲劳断裂。

（2）高压调门在全开时，单个高压调门的相对流量指令大于高压调门的最大开度，伺服阀处于带电开启状态，油动机工作腔室的油压达到最大，从而使高压调门达到最大开度。高压调门在全开时主阀芯上很大的开启力，消除了主閥芯的气流作用下的运动，避免了磨损，但增大了油动机连杆的载荷，连杆长期过载运行，造成断裂。

通过上述表格、曲线，可以看出负荷200MW时，对应GV3、GV4调门开度100%，负荷135-180MW左右时，对应调门开度23.2%-45.6%.阶跃比较大。

4处理方案

解体情况：

机组停运，对4号调门断裂部分进行更换，检修工艺标准要求：

（1）联结头和阀杆之间的接触面需保证80%以上接触，并按图纸中的拧紧力矩拧紧阀杆后钻配销孔并安装圆柱销。此安装要求保证了高调门在正常使用中，此处定位销不受阀门开关时冲击产生的巨大剪切力。

（2）将弹簧箱和弹簧座装配到阀盖上，验证弹簧箱安装面与孔壁面垂直度为0.12，钻铰配圆柱销，此时不得冲铆，拆下弹簧箱。

（3）将球面垫圈装到弹簧座下，验证球面垫圈75%以上的接触面积。

（4）压缩弹簧，外弹簧压至规定长度，为防止在压缩与放松弹簧时弹簧座翘起，三个压缩弹簧工具要相等加载，用螺母之间的间隙来控制压弹簧工具的行程。

（5）涂色检查联结头和阀杆验证有80%的最小接触面积，拧紧阀杆，钻铰孔并冲铆车圆柱销。

（6）阀杆与套筒后座接触后，验证阀套凸肩与套筒之间的最小轴向间隙为3mm。

5防范措施

（1）大修周期更换调门门杆，防范事故隐患。

（2）严格按检修规程工艺标准进行检修、组装、验收。

（3）备好一套完整的高压调门事故备品。

6总结

调门运行过程中受到油动机的弹簧的向下关闭作用力、油动机活塞的向上开启力、主蒸汽的向上顶力、蝶阀重力等外力的作用下处于悬伸的不稳定状态。这些不稳定力的长期作用之下对门杆产生交变应力引起门杆金相薄弱组织疲劳、扩散门杆的金属力学性能集聚恶化最终引起金属疲劳，连杆长期过载运行，造成断裂，大修周期应及时更换调门门杆，严格按检修规程工艺标准进行检修、组装、验收，防范事故隐患。

参考文献

[1]李硕.330MW机组高压调门连杆断裂的原因及解决措施[J].内蒙古科学与经济，2015，（11）：81-81.

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[4]编委会.汽轮机设备检修[M].北京：中国电力出版社，2005.endprint