汽轮机中压调阀抖动原因解决方法及分析

        大庆石化公司热电厂汽机车间所配置的1号汽轮机，是杭州汽轮机制造厂引进德国西门子公司威塞尔厂的三系列工业汽轮机制造专利技术生产的产品，型号为：EHNG50/63/0，单级抽汽背压式汽轮机。主要参数：额定转速3000r/MiN；额定功率25MW；进汽压力9.0±0.5MPA；进汽流量为277t/H；抽汽压力3.9～4.4MPA；抽汽流量为188t/H；排汽压力0.12～0.25MPA。
        该机组于2008年10月大修结束，到2009年7月，机组中压调阀多次出现抖动，使机组电负荷波动。表1为中压调阀抖动故障统计表。

表1 中压调阀抖动故障统计表

        1 故障描述
        抖动故障每次出现都有一定的预兆，电负荷出现2-4MW的波动，与505E调速系统电液转换器故障现象非常相似。在判断故障时，需排除调速系统故障后，才能确定为中调阀故障。因此在第一次出现该故障时，对调试系统进行了全面的检修，电液转换器送交专业厂家检修、清洗、检验后启动试验，发现问题没有解决。才发现了故障的源头为中调阀，于是对中压调整阀进行解体检查。
        第一次发现故障为2009年5月份出现的，经过对调速系统检修后，确认505E调速系统无问题。2009年6月4日，发现中压调整汽阀内有异音。解体检查发现故障为中压调整汽阀阀杆与阀杆套筒凸肩接触面间隙增大，导致中压调整汽阀抖动，电负荷波动；阀杆套凸肩中间部分因为与阀杆相互撞击产生凹坑。
        2 原因分析
        （1）现象分析。
        通过进一步的分析，可以得出原因：阀杆与阀杆套在安装时紧固螺母没有旋紧，存在间隙，运行中汽流吹动阀蝶产生振动，造成阀杆与阀杆套撞击，阀杆套材质较软，阀杆套与阀杆接触面产生凹坑。从检修记录可以查到，安装时阀杆与阀杆套在紧固螺母的力量作用下是接触紧密的，紧固螺母在旋紧后已经用电焊焊死，不存在紧固螺母因汽流吹动阀蝶的振动而造成松动的可能。第一次出现故障后从厂家订购了新的阀杆与阀杆套予以更换，安装的过程中特别注意了紧固问题，仅仅运行了12天，再次出现了中压调整汽阀抖动情况。该问题也就不能够简单的认为是未安装紧固了。
        （2）结构分析。
        阀蝶与阀杆套之间是存在间隙的、松动的。这是为了在运行中阀蝶自动找中，避免阀杆受到弯曲力而设计的。
        阀杆与阀杆套的接触面积比较小，机组运行中，蒸汽汽流的吹动致使阀蝶振动，阀蝶撞击阀杆套，阀杆套将力量传递给阀杆，造成了阀杆套接触面出现了凹坑。
        该中压调整汽阀的结构已经使用了二十多年，结构上存在着一定的不合理性。二十年中也出现过中压调节汽阀抖动的问题，更换阀杆、阀杆套后，可以保证机组3－4个大修期的连续运行。但本次故障，从第一次出现该故障更换阀杆、阀杆套后，反复的出现这一故障。就不能用一个简单的结构不合理来解释了。
        （3）汽轮机本体整体分析。
        机组于2009年6月大修，转子、蒸汽室、转鼓汽封、前汽封体返回杭州汽轮机厂镶嵌汽封片。厂家检查出蒸气室喷咀5只损坏。整个汽轮机蒸汽的流动分配产生了影响，损坏的喷咀无法将蒸汽的势能转化为动能，而损坏喷咀喷出蒸汽的不确定性也影响相邻喷咀的转化能力。机组运行中发现调节级压力偏高。这一问题也对中压调节汽阀的蒸汽流动产生较大的变化，调节汽阀阀蝶振动增大。阀杆与阀杆套承受的冲击力量也就进一步加大，凹坑情况也就多次的出现了。
        （4）材质分析。
        阀杆及阀杆套材质是否存在问题，因厂家所给出的相关材料中不包含任何材质资料。我厂这么多年也没有做过材质分析，所以不能从材质上找到原因。但是从每次出现故障后的阀杆及阀杆套情况可以看出，材质还是存在着一定的问题的。
        3 总结
        结构上分析可以看出该调节阀的设计上存在着一定的缺陷，虽然不是致命缺陷，但在机组的气流扰动变大的情况下，使用寿命是不长久的。虽然在这期间采用了许多手段，但仍无法达到长期运行的目的。
        4 改进措施
        因为该问题是由于气流扰动导致阀蝶带动阀杆套与阀杆撞击，使阀杆套出现凹坑所致。在无法解决汽轮机内部诸多问题和材质问题的情况下，对阀杆和阀杆套的结构进行改进，提高二者的抗冲击性，也就保证了该调整阀的长期的运行。具体方案如下：

        造后的阀杆在与阀杆套接触位置增加了一个小的凸肩，尺寸与阀杆套的凸肩完全一致，这样就增加了二者之间的接触面积，提高了抗冲击性能。
        安装改造后的阀杆后，自2010年4月至2011年4月再没有发生过类似故障。可以肯定的说，这个改造方案成功的解决了此问题。