600MW汽轮机组高压调节阀门杆断裂的原因分析及处理

刘帅 黄震 赵广毅 郑涛

摘要：某600MW汽轮机正常运行期间，汽轮机高压调节阀投入顺序阀控制，阀序为3-4-2-1，#4高压调节阀开度80%出现门杆断裂，造成汽轮机甩负荷，期间对高压调汽门门杆断裂原因进行分析，制定了相应的预防措施。

关键词：汽轮机;高压调节阀;门杆断裂

0  引言

某600MW汽轮机为上海汽轮机厂制造的N600-16.67/538/538型亚临界、单轴、中间再热、三缸四排汽、空冷凝汽式汽轮机。DEH控制器采用上海FOXBORO公司的I/A系统硬件，其特点是操作简便，运行安全可靠。本机设置了4只高压调节阀，高压调节阀通过控制蒸汽流量的方法精确地调节汽轮机的转速和负荷。高压调节阀门杆断裂退出运行，导致汽轮机进汽方式发生变化，造成汽轮机快速甩负荷，轴瓦振动值迅速增大，严重时造成汽轮机跳闸。

1  高压调节阀结构及安装位置

高压调节阀包括阀盖、阀杆衬套。阀杆、阀碟衬套、阀碟等部件，一只主蒸汽阀与两只高压调节阀焊成一体后，一端由一挠性“A”形框架和横向连杆托架组合件支承，另一端由挠性支架反托。两端的支架用螺栓及定位螺钉与底板相连，而底板也用螺栓及定位螺钉固定在汽轮机基础上。阀杆的汽封由插入阀盖的密配套筒组成，并被调节汽阀阀盖固定在适当位置上。该套筒有两个漏汽接口：高压漏汽口接到冷再，低压漏汽口接到汽封冷却器。4个调阀分别由各自的油动机控制，液压开启、弹簧关闭。油动机活塞向上移动时打开调节汽阀，杆向下移动则关闭之。关闭时间常数0.2秒。DEH可在运行中进行调门全关活动试验。

2  高压调节阀门杆断裂处理

2.1 高压调节阀门杆断裂概况

汽轮机负荷450MW顺序阀控制，#4高压调节阀开度80%。汽轮机负荷从450MW突然下降至298MW，#4高压调节阀开度指令从80%瞬间上升至100%，汽轮机负荷出现大幅度摆动。

2.2 原因分析

①某600MW汽轮机于2019年10月15日更换#4高压调节阀门杆，更换后调整调门行程及静态试验合格后汽轮机投入正常运行，从更换完门杆到再次发生缺陷，共计使用1个月（此次更换的门杆为原厂备件）。图1为机组更换#4高压调节阀门杆后汽轮机负荷及调门调节曲线，为使各曲线不重叠，更改#3、#4高压调节阀上下限值，从图中高压调节阀的使用情况来看，#3高压调节阀及#4高压调节阀的变化趋势、幅值几乎相当，即在几乎完全相同的工况下，#4高压调节阀门杆出现了断裂。

在2019年10月2日，某廠另一台600MW汽轮机#1高压调节阀门杆也发生内部断裂事件，断裂时距大修结束启动仅为39天，并在大修时也对汽轮机#1高压调节汽阀门杆进行了更换，供货厂家也为上海汽轮机厂，事后经分析断裂位置为门杆底部空心预热孔（？准25mm）与门杆全开后导向密封处。结合以上两台600MW汽轮机高压调节汽阀阀杆重复断裂，且断裂时间短，因此断裂原因不是负荷调节原因造成，门解体后送华北电力科学研究院做金相组织分析，确定高压调节阀门杆热处理工艺存在问题。

2.3 处理方法

某600MW汽轮机负荷450MW，#4高压调节阀开度80%瞬间上升至100%。设备管理部汽机室与热工室配合检查就地高压调节阀运行情况，确认#4高压调节阀门杆断裂，断裂部位为高压调节阀门杆螺纹丝扣根部，即螺纹加工槽与光杆部位接合处。

3  整改及预防措施

①#4高压调节阀门杆断裂后，将该调节汽门打至手动，禁止参与负荷调节，待机组停运进行解体检修。

②在一个高压调节汽阀不能参与调节期间，生产人员组织开展另一调阀故障负荷大幅摆动的事故演练。

③在备品备件采购时应采购上海电气原厂备件，备件验收时应在原厂验收合格后现场再次进行厂内验收，并了解其材质使用和加工工艺。

④改造现有调节汽门油动机、连接方式、阀芯结构，从根本上减少应力集中缺陷。

4  结束语

通过对高压调节阀门杆断裂分析，阐明了高压调节阀门杆断裂给汽轮机安全运行带来的安全隐患。并制定相应的整改和预防措施，以保证汽轮机的安全稳定运行。

参考文献：

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