600MW機組高壓調節閥十字頭技術改造

馬志龍

摘 要：目前，國產600 MW機組是國內火力發電行業的主力，但在近幾年機組正常運行過程中，部分600 MW機組遭遇一個共同的問題，即高壓調節汽門（高調閥）閥桿松脫，導致高調閥開度不足，嚴重時閥桿脫落，汽門瞬間關閉，既影響機組經濟性，同時也嚴重威脅機組的安全穩定運行，文章主要介紹了大唐國際大壩發電有限責任公司6號機組1號高調閥故障形成的原因分析和高調閥十字頭優化方案，并進行對比。

關鍵詞：600 MW機組；高調閥；優化

中圖分類號：TM307 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0018-02

1 立項背景

寧夏大唐國際大壩發電廠6號機是東方汽輪機廠生產的600 MW機組，型號：NZK600-16.7/538/538-1，亞臨界、一次中間再熱、兩缸兩排汽、直接空冷凝汽式汽輪機，轉速：3 000 r/min額定功率：600 MW最大連續運行功率：637.46 MW。

2013年2月6日22點48分，6號機組負荷由500 MW突然降至425 MW，主蒸汽壓力由16.4 MPa上漲至17.1MPa。運行人員解除TF，手動加負荷至500 MW，綜合閥位由85%上漲至93%。1號高調門開度由60%上漲至95%，2號高調門開度由39%上漲至81%，3號高調門開度由46%上漲至83%，4號高調門開度由9%上漲至36%，汽機調節閥后蒸汽壓力右1由14.3 MPa下降至10.15 MPa。經就地檢查確認高調門機械指示與DCS一致，綜合閥位開度與負荷不匹配。后對1、2、3、4號高調門進行了活動試驗，其中1號高調門關閉至65%開度時關不下去，初步判斷1號高調門存在故障。

我廠高壓調節氣閥控制方式為順序閥，無單閥控制功能，高調閥開啟順序為GV1～GV3～GV2～GV4，目前機組負荷在300 ～540 MW之間時主汽壓力在13.～16.5 MPa滑壓運行。如圖1所示。

2 原因分析

從現場的情況看，可能的原因是閥桿頂部與十字頭間的墊環接觸在現場安裝時未能滿足設計要求，存在大小不等的間隙，或是漏裝墊環，造成十字頭與閥桿間的圓柱銷在機組停機打閘、調節閥快關及變負荷過程中承受沖擊載荷，使得圓柱銷因承受巨大的剪切應力而斷裂，螺紋止動失去作用，閥桿的一部分在汽流的影響下退出十字頭，使得閥桿變長。這就會造成在閥門傳動試驗或打閘停機時，調節閥實際已關閉，但高調閥就地開度與控制系統顯示開度均反映出閥門卡在某個閥位，即高調門仍存在一定開度的假象，我們把上述現象歸結為閥桿聯接失效，油動機行程與閥位不能形成相互對應關系，此類情況嚴重時，閥桿與十字頭間的螺紋損壞，閥桿會產生脫落。

結合本次6號機組大修，對6號機1、2、3、4號高調門進行解體檢查。解體后發現1號高調門十字頭與閥桿間的圓柱銷已經斷裂，1號高調門的故障原因與早期分析一致。為了避免此類情況再次發生影響機組安全運行，需對1、2、3、4號高調門進行技術改造。

3 技術改造方案

3.1 汽輪機高壓調節閥十字頭改造項目的總體技術方案

加工閥桿及中間錐形襯套將高壓調節閥閥桿與十字頭螺紋連接方式改造為中間錐套聯接結構、并更換高壓調節閥主汽閥碟及預啟閥蝶。改造后，高調閥及操縱座的邏輯控制及操作指令不變；高調閥及預啟閥行程不變；改造后，必須保證高調閥及預啟閥的嚴密性能及調節性能。

3.2 改造部分的安裝要求

將高調閥桿上端加工成有一定角度的錐體，與錐形襯套配合為一體，用圓螺母鎖緊后再加裝一帶槽鎖緊圓螺母將圓螺母鎖死，防止其松脫。再將錐形襯套連同閥桿裝入十字頭并用6-M18外六角圓柱螺栓聯接成一體，在安裝過程中必須注意：錐形襯套與閥桿錐形部位有75%以上的接觸面積及足夠的預緊力。改造前、后高調門十字頭與閥桿聯接示意圖，如圖2所示。

4 改造前后對比

改造前高調閥桿與十字頭之間為螺紋聯接，并以圓柱銷固定，如圖3、圖4所示。這種結構由于閥門關閉瞬間強大的反作用力作用到圓柱銷上，使圓柱銷反復地承受沖擊載荷，圓柱銷的強度在這種反復的沖擊中漸漸有所下降，最終造成在運行過程中高調門圓柱銷斷裂的情況，使得高調門喪失部分調節能力，嚴重時可造成高調門閥桿螺紋損壞、卡死，使得高調門無法正常解體大修，甚至可造成高調門閥桿脫落，嚴重影響機組安全、經濟運行，是一個極大的隱患。

改造后的高調門閥桿與十字頭采用錐套聯接。如圖5、圖6所示。在閥門關閉的瞬間產生的強大反作用力作用在閥桿頂端的錐面與錐形套結合面上，通過兩個錐面的結合將反作用力卸掉，錐形套通過6條M18外六角圓柱螺栓與十字頭相聯接，圓螺母固定錐形套位置，帶鎖緊槽圓螺母將圓螺母鎖死，防止圓螺母松脫。這種結構從根本上解決了原設計圓柱銷可能斷裂的缺陷，徹底排除了后顧之憂，為機組安全、經濟運行提供了良好的保障。

5 結 語

高壓調節閥十字頭改進后，從根本上解決了原設計中圓柱銷斷裂的潛在隱患，徹底排除了機組在運行中因圓柱銷斷裂造成高調門喪失調節能力的顧慮，并確保高調閥可以正常解體檢修。

參考文獻：

[1] 張家余.600 MW機組高壓調節閥閥桿連接方式改造[J].科技風，2011，

（22）.