汽轮机中压主汽阀门无法开启的原因分析及处理

        1 机组概况
        内蒙古京隆发电有限责任公司（以下简称京隆公司）2×600MW汽轮机是上海汽轮机厂引进美国西屋技术生产的直接空冷汽轮机。型号为N600-16.67/538/538，单轴、三缸四排汽、反动式、凝汽式汽轮机[1]。该机组设有2个高压主汽阀门、4个高压调阀、2个中压主汽阀门、4个中压调阀；采用DEH控制系统，能实现高压缸冲车（不带旁路方式启动）和高、中压缸联合冲车（带旁路方式启动）2种启动方式[1]。
        2 中压主汽阀门开启经过
        2.1 首次启动
        京隆公司1号机组于2006-12-15采用高、中压缸联合启动方式启动，冲车参数见表1。挂闸后，发现右侧中压主汽阀门打不开，因此采用中压缸单侧进汽方式。冲转至2900r/min时，由于4号、5号瓦联轴器挡风环螺栓断裂，致使5号瓦振动突然升至保护值，机组跳闸。机组停运期间，对2个右中压调阀伺服系统各部件进行检查，未发现异常。

        2.2 第2次启动
        2006-12-19，1号机组再次采用高、中压缸联合启动方式启动，冲车参数见表2。挂闸后，右侧中压主汽阀门仍未能打开。

        分析现场情况认为：右中压主汽阀门门轴与阀体配合部分加工误差大，机组升参数过程中，由于门轴和阀体热膨胀系数存在差异，使门轴和阀体端部配合间隙消失，造成卡涩，因此右侧中压主汽阀门无法开启。在厂家的指导下将右侧中压主汽阀门门轴端部车削掉0.5mm。
        2.3 第3、4次启动
        2007-03-25机组冷态高、中压缸联合启动，冲车参数见表3。汽机挂闸后右侧中压主汽阀门仍然不能打开。机组打闸后，改用高压缸启动，冲车参数见表4。挂闸后右中压主汽阀门正常打开。

        3 原因查找
        3.1 原因分析
        通过前2次启动方式对比发现：机组采用高、中压联合启动方式启动时，汽机旁路是开启的，再热汽压力约0.5MPa，右侧中压主汽阀门不能开启；采用高压缸方式启动时，汽机旁路是关闭的，再热汽没有压力，右侧中压主汽阀门能够顺利开启。因此确认，在高中压缸联合启动方式下，再热蒸汽压力超过一定值后，油动机提升力不足以克服中压主汽阀门前后压差形成的阻力，是右侧中压主汽阀门不能打开的直接原因。从油动机提升力不足及中压主汽阀门前后压差变大等因素分析，右侧中压主汽阀门不能正常打开可能是由以下几方面或其综合作用引起。
        （1）由于油动机油缸进油量偏小或油动机泄油量偏大，造成中压主汽阀门油动机油缸下油压降低，油动机提升力达不到设计值。
        （2）右中压调阀正常内漏的情况下，中压主汽阀门平衡管道通流面积相对偏小，致使挂闸前右中压主汽阀门前后差压大，增加了开启阻力。
        （3）通过平衡管道节流孔进入右中压主汽阀门室的蒸汽被抽走，造成右中压主汽阀门前后差压增大，增加了开启阻力。
        3.2 进一步排查
        （1）机组停运后，首先对右中压调门伺服卡输出信号的零位进行校核，未发现异常；
        （2）拆开右中压主汽阀门的平衡管道节流孔进行检查，节流孔径符合规格，未发现堵塞；
        （3）拆下右中压主汽阀门的卸荷阀检查，尽管没发现任何异常，为了排除隐患，更换了该卸荷阀所有的密封圈；
        （4）检查卸荷阀针型阀关闭是严密的。
        通过排查，基本认定右中压主汽阀门无法正常开启的原因是右中压调门关闭不严造成的。
        4 解决措施
        4.1 增设平衡管旁路
        4.1.1 补汽均压
        在已有的右中压主汽阀门平衡管上增设了一路带手动门的平衡管旁路，作为在右中压调门轻微内漏阶段的临时补汽均压措施。机组挂闸时将此旁路手动门打开，增加进入中压主汽阀门室的蒸汽量，阀瓣开启后将此手动旁路门关闭，防止机组跳闸后造成超速。同时希望经过几次停机，使中压调门的阀碟通过热镦与阀座配合严密。
        4.1.2 试验核定
        2008-03-14，1号机组采用高、中压联合启动方式冲车，冲车参数见表5。机组挂闸后，在开启新增的右中压主汽阀门平衡管旁路手动门的情况下，右中压主汽阀门仍然不能打开。将再热汽压力降为0MPa，右中压主汽阀门顺利打开。机组定速后，进行调门严密性试验，当高、中压调阀全关后，机组转速开始下降，此时，发现机组转速随再热汽压变化而变化。当汽机转速降至1572r/min，再热汽压力从0.5MPa升至1MPa以上，机组转速迅速大幅升高。通过试验进一步认定右侧中压调门严重内漏，于是停炉灭火，彻底处理右中压调阀不严的问题。

        4.2 调整销钉位置
        该次停机准备对右中压2个调阀进行解体检查，当施工单位将右Ⅰ中压调阀阀杆与油动机活塞杆之间的联结器的下销钉拆下时，发现右Ⅰ中压调阀阀杆有向下滑动现象，联结器下销钉孔与调阀阀杆上的销钉孔发生了错位。经过对比测量发现，右Ⅰ中压调阀阀杆联结器上2个销孔之间的中心距比其他3个中压调阀阀杆联结器上2个销钉孔之间的中心距约短6mm，而4个中压调阀油动机活塞杆上的销钉孔位置相同，说明当油动机关到零位时，该调阀阀芯距阀座至少有6mm的间隙。就此施工单位在右Ⅰ中压调阀联结器上距与调阀阀杆连接销钉孔中心外侧6mm处重新钻孔，将右Ⅰ中压调阀阀杆与油动机活塞杆重新固定在联结器上，确保了右Ⅰ中压调阀关闭到位。右Ⅰ中压调阀处理前后情况见图1。

        5 处理效果
        2008-03-20，1号机组再次进行高、中压联合方式的启动。冲车参数为见表6。机组挂闸后右侧中压主汽阀门顺利打开。机组定速后，再次进行调速汽门的严密性试验，冲车参数见表7。调门关闭后，机组转速顺利降到507r/min，用时26min。在转速下降过程中，提高再热汽压力，机组转速下降平稳，彻底解决了右侧中压主汽阀门无法正常开启的问题。

        参考文献
        [1]中华人民共和国上海汽轮机有限公司.600MW中间再热空冷凝汽式汽轮机结构说明书[M].上海：中华人民共和国上海汽轮机有限公司，2005：2-4.