汽轮机运行中调速气门的作用及故障分析

朱利强，宁 波

（阳春新钢铁有限责任公司，广东阳春 529600）

0 引言

汽轮机是发电厂重要的发电驱动设备，需要完成发电系统中“蒸汽能→机械能”的转换。汽轮机运行时，调速气门起到了重要作用。其主要运行原理是利用杠杆结构，拉动调速器箱体内部密封部件控制气体瞬时流量，进而保护和控制汽轮机的稳定运行和生产节奏。当主气门打开后，满足质量要求的蒸汽经过调速气门后，再通过喷嘴喷入汽缸形成旋流状推动转子运行，完成从汽轮机到发电机的能量转换。因此，汽轮机的调速气门的日常维护保养需及时到位，以确保投入运行状态正常，提高发电厂的发电效率，保护汽轮机稳定运行。

1 调速气门故障时汽轮机的异常运行现象

1.1 汽轮机无法实现正常启机

主要原因是汽轮机在启机时需根据工艺条件进行暖管、暖机、冲转及过临界点和并网投入运行的一系列活动。汽轮机主气门通常采用闸板阀，阀门打开后管道内蒸汽便高速流入汽机，无法实现精确的控制蒸汽流动节奏。在暖管阶段调速气门需全部关闭，使高温蒸汽停滞在进入汽机前的蒸汽管道内，确保管道受热均匀和充分受热，保证管道内的蒸汽流动质量。暖机、冲转和过临界转速时，调速气门需根据汽缸温度和机组的各部位运行参数控制进入汽轮机的蒸汽流量及缸体内的其他部件缓慢而均匀受热、膨胀，形成密闭空间内的配合做功。

此时出现调速气门故障后，无法准确控制蒸汽流动节奏，管道、缸体、转子以及其他部件会出现受热不均匀或受热膨胀不一致，同时还可能有未达到温度和质量要求的蒸汽冲入汽机，造成叶片冲刷。使转子运行精度无法实现准确控制、缸体内汽流混乱、各部件受热膨胀不一致无法准确配合，产生汽流激振、转子振动等异常现象，使汽轮机连锁停机、无法启动。

1.2 汽轮机运行负荷波动

当汽轮机并网后稳定运行时，调速气门需根据发电机的发电入网情况和蒸汽的流量控制汽轮机的运行负荷。当蒸汽流量稳定调速气门故障无法正常调控时，汽轮机会产生在较高或较低负荷长时间运行无法调节，导致汽机长时间超负荷运行或低负荷运行，汽机的各部件产生不同程度磨损，严重时会产生转子飞车，形成设备运行隐患。当蒸汽压力或流量波动调速气门故障无法调节时，汽机会受汽流影响，产生汽流激振形成设备故障，或者出现汽机负荷不断波动带动发电机负荷波动，进而影响电网波动形成电气故障。当调速气门出现调节不准时，会导致控制频率混乱，调速装置给定的气门开度或大或小，使汽轮机的负荷无法正确控制，最终使发电机负荷产生波动、影响电网。

1.3 影响运行环境安全

调速气门故障时会影响汽机的稳定运行效果，使部分运行参数异常，点检员和操作人员会根据异常状况进行现场故障排查，造成了人员工作环境安全隐患。若起机时调速气门故障，可能会造成管道或缸体开裂等现象，导致蒸汽外漏，烫伤人员；若运行中调速气门漏气时，汽流高速通过漏气部位，会形成刺耳的哨叫声，损伤人的听觉能力；如果停机时调速气门故障，会导致缸体内不断有蒸汽流入，无法实现汽轮机的正常停机、冷却降温，不仅影响检修效果，还会造成人员检修隐患。

2 针对调速系统故障的解决和预防措施

2.1 杠杆系统故障的预防和解决措施

调速气门上方通常设有三角架和杠杆系统装置，通过调节油缸拉动调速系统升降运动。三角架是油缸推动力的传动部件，在日常运行和检修时，需确保该部件要严禁受外力影响而变形，保持其受力的传动和平衡分配。三角架下方的杠杆系统由拉杆、铜块滑动部件和不锈钢套组成。其中，铜滑块和拉杆滑动系统需定期维护并注入高温润滑脂或铅粉、四氯化钼等润滑剂，防止卡死或过度磨损。在拆卸维护铜滑块和拉杆时，需注意保护好不锈钢套，严禁产生变形，造成拉杆行程受限，进而影响调速气门的开闭。

2.2 气门系统故障的预防和解决措施

气门系统由阀碟、阀座和扁担梁等部件组成。其中，阀碟分不同的高度采用圆头锁紧螺母固定在扁担梁上，阀座直接固定在下缸体上。因为该部件运行过程中需灵敏的调节汽机的负荷，并对密封要求较高，所以阀碟和阀座间采用线形密封，以提高运行精度。运行中，根据负荷变化情况调速系统调节阀碟的开闭数量和开度，要确保负荷和阀的开度匹配一致，避免汽流反做功，造成阀碟或阀座的磨损。

检修时，要定期检查阀碟、阀座的磨损情况，并核算调门的各项运动参数比例。

首先，检查阀碟与阀座的配合密封情况和有无裂纹，采用涂红丹粉的方法和着色探伤法，确保密封良好，密封线宽度要控制在3 mm 以内，若超出需及时调整（需采用自由落体法研磨技术）。

其次，检查阀碟锁紧螺母球头是否转动灵活，有无需扁担梁卡阻现象。如果有卡阻现象，需要及时更换球头螺母。

最后，检查阀座是否开裂过松动。如果出现开裂或松动应及时修复，严禁完成松动后产生的机械磨损现象。

松动处理需采用高性能焊条焊接，焊接前需对阀座进行找平、找正，焊接后做好热处理和保温措施，谨防出现裂纹，影响密封效果。

3 结论

调速气门故障是汽轮机运行中常见问题因素之一，对汽轮发电机组的运行危害较高。因此，需采用合理、科学的方法，有效控制汽轮发电机的运行条件和工况，避免或减小调门故障问题的出现。做好日常的检修、维护工作，提高检修综合能力。当发现汽轮机组运行负荷波动等异常现象时，应有效判断异常因素产生的原因，及时检查汽轮机的调速系统，并根据检查情况制定相应处理措施，提高汽轮发电机的运行使用寿命，创造高效生产率。