浅谈高压调门常用部件故障原因及维护

李海峰,徐鹏,冯栋梁

摘要：汽轮机调节保安系统是控制汽轮机启动、停机、带负荷运行和防止严重事故的自动控制装置。能适应各种运行工况的要求，及时调节汽轮机功率，满足外部负荷变化的需求，维持电网频率在50Hz左右，并在机组异常或故障时自动改变运行工况直至停机，防止事故扩大。

关键词：调门；摆动；分析；排除；

汽轮机高压调门是保证汽轮机调速及安全运行的重要设备，其调节品质的好坏直接影响汽轮机组转速和负荷的稳定控制，同时对机组的安全运行也起着至关重要的作用。

一、汽轮机调门摆动的分析与处理

引起汽轮机组调门摆动的主要原因有：油质不良、油压波动、调速系统迟缓率太大等等，

1.油质不良。汽轮机长期运行过程中，机械部件会发生磨损，如果油中水分过大或者酸度过高，加之汽轮机运行环境温度高，会使机械部件腐蚀，并产生机械杂质，导致调速部件卡涩，尤其是油动机滑阀与套筒卡涩，会引起调门的较大摆动。因此，在机组长期的运行过程中，应定期对油质进行检验，如果油质不合格，需加强滤油或者更换新油消除。

2.油压波动。EH高压油泵出口油压波动，会直接影响到调门油动机波动，从而引起调节阀摆动，而油压波动的原因有可能是油泵本身故障的原因，也有可能是高压蓄能器皮囊破损造成的。应先将蓄能器隔离，然后测量蓄能器皮囊压力，如果压力低于规定值，应进行补充氮气，若不能将压力充到规定值，则可能是皮囊损坏，需要解体蓄能器，检查皮囊，如果皮囊损坏，更换新皮囊。如果蓄能器无故障，需要解体检查油泵，若油泵故障，进行处理。

3.调速系统迟缓率太大。调速系统迟缓率大主要是由于调节部件中机械连接件的松旷和调节部件的卡涩或者是伺服阀过封度过大引起的。迟缓率过大会使油动机反应迟缓，从而造成调门摆动，需要对各调节部件、伺服阀进行测量检修、返厂维修或更换新部件。

4.伺服阀故障。当伺服阀接收指令信号后，因其内部故障产生振荡，使油动机摆动造成调门摆动，伺服阀故障分为热控故障和机械故障，热控故障可能是由于线路、端子或是程序故障引起的，此类故障会导致油动机误动或拒动，误动时，会使调门摆动，需联系热控相关人员处理；如果是机械故障，可能是由于滑阀磨损、过封度过大、滤网堵塞，需要返厂检修或者更换新件处理。

5.油动机滑阀卡涩。油动机连杆与调门门杆直接连接，油动机滑阀卡涩会直接导致调门摆动。油动机卡涩的主要原因是油中有杂质或者是滑阀与套筒磨损，需要对油动机进行解体检修和清理，如磨损严重需返厂维修或更换新件处理。

6.LVDT连杆松动，LVDT信号接线松动。LVDT是调门位移传感器，用来接收调门的开关位移信号，并将位移信号转变成电信号传递给伺服放大器，然后对调门进行开关量调节，连杆松动或者信号线松动会使LVDT接收的开关位移信号出现差错，将导致传递给伺服放大器的电信号有误，从而造成调门摆动，需联系热控检修人员进行处理。

7. 阀门特性曲线设计不当。阀门特性曲线是开度与流量之间的关系，如果阀门特性曲线设计不当，将直接引起调门的摆动，需联系厂家人员处理。

8.蒸汽参数波动。蒸汽参数的大幅波动会直接导致调门摆动，蒸汽参数波动的主要原因是锅炉运行过程中各参数调整不当造成的。

二、原因的分析以及改进措施

1.螺栓强度可能不够。原来螺栓中部粗Ф9mm，可能偏细，强度不够。加工成非标螺栓，螺栓中部粗Ф11mm，每只阀门更换12颗内六角螺栓。改进螺栓材质:使用ST12T替代ST460TS。新材质特点是强度高，耐磨不易折断，但是它和扩散器材质一样，ALSTOM答复不能使用。后来更换的新螺栓，材质仍然为ST460TS，可以用21CrMoV5-7材质替代。

2. 螺栓膨胀余量可能偏小。由于机组负荷波动大，主蒸汽参数随负荷发生变化，高调门运行工况复杂，原来设计的扩散器螺栓孔与螺栓之间膨胀量可能偏小。ALSTOM建议垂直高调门扩散器和螺栓进行改进，新型螺栓带膨胀套，安全余量会大大增加。将#2机垂直高调门的扩散器外送加工，Φ20mm的螺栓孔原来深度为13mm，最终加工深度为40mm，用于安装膨胀套。设计带有膨胀套的螺栓，能让扩散器和螺栓自由膨胀，有效释放应力，避免扩散器、螺栓、阀体密封面损坏。ALSTOM天津移动工厂技术人员测量每个螺栓孔深度，通过计算将右侧固定扩散器的9个孔均加深7mm，#4、#6、11#三个孔没有加深。将左侧固定扩散器的11个孔均加深5mm，#12孔没有加深。

3.螺栓没按照标准力矩紧。由于高调门维护手册没有紧扩散器螺栓力矩详细要求，所以以前检修都是用扳手将螺栓对称均匀紧固。本次螺栓折断后，咨询ALSTOM，厂家提供了紧螺栓力矩标准。文件包进行修订，第一遍使用20N．m力矩对称均匀预紧，第二遍使用40N．m力矩对称均匀紧。

4.密封面损坏。阀体密封面与扩散器对应的密封面上次检修密封严密，螺栓损坏后，扩散器固定不牢抖动大，将笼套端面撞击成数个凹坑。阀体与扩散器接触的密封面之间有间隙，汽流不断冲刷，导致密封面凹凸不平有多个坑。

5.检修情况。（1）修复密封面。安装立式车床，调整转动轴与阀体基准孔同心度，加工端面的晃动度。由于现场位置差，阀门内空间狭小，所以施工难度大。验收合格后，刀具摆动上述数据不合格。反复调试设备，24小时不间断作业，从2017年3月11日开始，一直到3月22日才将2只垂直高调门加工好。使用磁力钻钻掉所有断丝，然后将螺栓孔清理干净，重新钻孔攻丝。笼套局部变形，外送加工倒角。倒角:2×45°。阀体损坏的密封面，先预热至250℃，然后使用电焊焊补损坏的密封面，最后保温。阀体的材质为:Stg50T，使用PP-Ｒ307焊条。使用立式车床加工密封面，局部有凹坑，冷焊处理以及手工研磨。着色探伤检查，发现密封面上有5道裂纹。将裂纹打磨深度至1．5～2mm，再次着色探伤，裂纹全部消除。冷焊打磨部位，然后手工研磨。研磨过程中发现密封面上有5～6个小坑。分析认为可能是焊接时咬边所致。研磨后使用红丹检查扩散器与阀体密封面吃实情况，验收合格。（3）更换扩散器。新扩散器为半成品，为消除应力，加工“X”、“Y”倒角。图纸上标注的尺寸在数控机床上加工相对容易，普通的车床加工“X”倒角且确保不碰到密封面难度大，ФA的尺寸重要，所以严格控制:ALSTOM测量笼套内孔尺寸:Φ190．49－Ф190．53mm，提供标准Ф190．27－Ф190．31mm，实际尺寸为Ф190．285－Ф190．29mm，加工后的扩散器与笼套配合正常。新扩散器安装后，使用红丹检查扩散器密封面吃实情况。安装6颗螺栓，使用20N．m力矩预紧，红丹显示密封线闭合。于是正式组装，最后使用40N．m力矩按要求对称均匀紧。（3）更换密封环。密封环与阀体内孔直径配合间隙超标，更换新的密封环。（4）测量高调门零部件配合。测量高调门零部件配合尺寸，将阀门行程控制在合格范围之内。检修后高调门运行正常。

总之，汽轮机高调门摆动是运行过程中较为常见的故障，在进行此类故障排除时，不能急于拆解设备，首先要根据故障特征逐步进行故障分析排除，确定故障点后查看机组维修记录，了解故障点零部件情况。从不影响机组正常运行的设备进行故障排查，如果故障点零部件在近期维修或更换过，应再次进行确认，经确认为故障点后进行拆解。一般情况下，短期内经过维护保养的部件出现故障的几率要远小于维护期间长的部件。在进行汽轮机调门摆动原因分析时要格外注意，大多情况下，调门摆动的原因分析是维修人员经过长期积累的经验来判断的，因此，加强汽机专业维护保养人员培训、提高维修人员专业技能水平是提高汽轮机故常排除效率的有效途径。

参考文献：

［1］刘琳生．汽轮机设备检修．2019.

［2］王宏宇．高压调门常用部件故障原因及维护策略.2021.