300MW汽轮机高压调门卡涩故障分析及防范措施

王海涛

摘 要：汽轮机汽门卡涩故障属于火电厂重大的设备缺陷，严重时可能导致汽轮机飞车事故，本文通过介绍#4机#1高压调门卡涩的故障分析处理过程，消除了设备缺陷，保证了机组的安全运行，并提出了防止汽轮机汽门卡涩的防范措施。

关键词：高压调门；汽门卡涩；油动机；防范措施

0 引言

汽轮机汽门卡涩故障是火电厂重大的设备缺陷，危害很大；汽轮机运行时转速、负荷均是由控制汽门的开度来实现的，当汽轮机故障时，快速关闭主汽门、调节汽门停机，以保证机组设备安全。如果机组突发故障或甩负荷时，发生汽门卡涩不能正常关闭，严重时可能导致汽轮机飞车的重大事故。

1 设备概况

我公司#4机组汽轮机型号为N330/C280-16.7/1.5/537/537，是哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界，一次中间再热，单轴，两缸两排汽、抽汽凝汽式汽轮机；汽轮机共28级：高压缸1+7级，中压缸6级，低压缸2×7级。高、中压缸各级均为冲动级低压缸各级均为反动级。

#4机组汽轮机高中压缸两侧分别配置1只高压调节联合阀，左侧高压主汽调节联合阀由#1高压主汽门、#1高压调门、#4高压调门组成，右侧高压主汽调节联合阀由#2高压主汽门、#2高压调门、#3高压调门组成，配汽方式见图1。

图1 配汽方式

2 故障情况

2020年8月3日，#4机组开机前，运行人员进行开机前静态试验，DEH系统进行汽门试验时，发现#1高压调门卡在18%开度，无法关闭；机组打闸，泄去安全油压，让弹簧关闭汽门，也无法关闭#1高压调门，反复打闸几次均无效果，现场敲击汽门也无法关闭。

3 原因分析及处理

#4机高压调门结构如图2，导致高压调门卡涩的原因有很多，油动机故障、伺服阀故障、汽门阀杆与衬套间隙过小、阀杆弯曲、EH油质不合格导致调节系统卡涩、热控控制元件故障等。运行人员反馈缺陷后，检修人员办理工作票，对#1高压调门进行检查，反复敲打高压调门，再次进行机组打闸，#1高压调门均在20%左右开度无法关闭，现场检查实际开度与DCS反馈基本一致。且试验过程发现，#1高压调门开度可以向上开启，但是无法关闭，在30%、40%、54%开度处均出现此情况。

图2 高压调门结构图

现场检查热控元件无明显故障，此原因可以排除；另外，#4机组EH油化学专业定期取样化验，未见油质劣化情况，且其余各汽门均动作正常，因此油质原因导致也可以排除。

调门内部卡涩还是油动机故障导致，暂无法判断，由图2可以看出，油动机连杆向上调门开启，油动机向下调门关闭，若油动机活塞脱落，可能导致高压调门可以正常开启，而关闭时，油动机上腔式进油带动活塞向下移动，但是活塞杆不动，进而高压调门不能正常关闭。检修人员拆除油动机与操纵座连接销，再次进行试验，油动机活塞杆在0到100%全行程可以正常动作，由此可以判断，油动机、伺服阀等均动作正常，#1高压调门卡涩为内部卡涩导致。

2020年10月，#4机组大修，对#1高压调门进行解体检修，解体过程测量#1高调门行程时发现阀杆抱死，无法上下移动；解体后发现阀螺母、阀杆氧化皮较厚（图3），阀杆无明显弯曲，测量#1高压调门阀杆与阀盖衬套、阀螺母与衬套各部间隙如表1。

图3 #1高压调门

表1 高压调门各部间隙

序号	阀杆与阀盖衬套间隙（mm）	阀螺母与衬套间隙（mm）
1	0.31	0.21
2	0.29	-0.04
3	0.27	0.14

根据哈尔滨汽轮机厂高压调门技术资料，高压调门阀杆与阀盖衬套间隙、阀螺母与衬套间隙质量标准均为0.35~0.4mm，由表1可以看出#1高压调门各部件间隙均低于标准值，间隙最小位置已经没有间隙，而是紧力。因此#1高压调门卡涩的主要原因为，机组长期运行产生大量氧化皮，导致阀杆与衬套、阀螺母与衬套间隙变小。

高温氧化皮产生的原因，当蒸汽温度在450—570℃时，铁与水蒸汽发生反应生成片状黑色Fe₃O₄高温氧化皮，金属高温氧化现象是普遍存在的，由于结构原因，高调门需对主蒸汽进行节流调节，是加速氧化的重要原因^[1]。

#4机大修中，对#1高压调门各部件氧化皮进行清理，按照哈尔滨汽轮机厂技术文件要求验收合格后回装，机组大修后#1高压调门活动自如。

4 防范措施

为防止运行中发生汽轮机汽门卡涩故障，可采取以下防范措施：

1. 机组大修过程，严格按照相关技术文件进行验收，确保各汽门间隙符合要求。

2. 汽轮机运行中，定期进行主汽门、调节汽门活动试验，确保动作正常，发现异常及时利用检修机会处理。

3. 加强汽轮机蒸汽品质监督，确保蒸汽品质合格，防止各汽门因蒸汽品质恶化导致结垢卡涩。

4. 机组长期停用时，做好保养维护，防止各汽门部件锈蚀、卡涩。

5. 严格按照汽轮机检修导则要求，进行机组大修，不得延长机组大修周期，必要时可以利用机组B级检修及其它等级检修时，解体汽门进行氧化皮清理。

5 结论

#4机组#1高压调门卡涩，主要是由于机组已到大修周期，阀杆、衬套等各部件氧化皮加厚，间隙变小导致，大修中清理氧化皮，各部间隙符合质量标准后回装，检修后高压调门动作开关正常。因此，定期清理内部氧化皮是防止汽门卡涩的有效措施。

参考文献：

1. 刘平、吕鹏飞.高压主汽门及调门卡涩的原因分析与防范措施.华电技术.2011第7期。

作者简介：

王海涛（1987年8月），男，江苏省淮安市人，本科，工程师，从事汽轮机检修维护工作。