汽機(jī)高壓調(diào)門(mén)斷銷事件的淺析

房 錦

（廣東粵電集團(tuán)茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

汽機(jī)高壓調(diào)門(mén)斷銷事件的淺析

房 錦

（廣東粵電集團(tuán)茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

2014年9月23日，茂名熱電廠#6機(jī)組發(fā)生一起由于#2高調(diào)門(mén)門(mén)桿銷子斷裂，調(diào)門(mén)反饋無(wú)法關(guān)閉到位，#6機(jī)組被迫申請(qǐng)停機(jī)的不安全事件。汽輪機(jī)運(yùn)行中，一旦調(diào)門(mén)卡澀關(guān)閉不到位極有可能造成汽輪機(jī)超速事故的發(fā)生。經(jīng)中調(diào)批準(zhǔn)#6發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列，經(jīng)過(guò)歷時(shí)十天的緊張檢修與處理，10月3日，#2高調(diào)門(mén)缺陷處理完畢，#6發(fā)電機(jī)并網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

高壓調(diào)門(mén)；斷銷；汽輪機(jī)

1 引言

茂名熱電廠 6號(hào)機(jī)是東方汽輪機(jī)廠制造生產(chǎn)的N300—16.7/537/537—8型，亞臨界一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽、凝汽式機(jī)組；運(yùn)行中本機(jī)組可以進(jìn)行兩種閥門(mén)控制方式的無(wú)擾切換。采用噴嘴配汽（部分進(jìn)汽）：高壓部分共有 4個(gè)調(diào)節(jié)閥，對(duì)應(yīng)于4組噴嘴，4組噴嘴汽道數(shù)均為37只。當(dāng)I、II號(hào)調(diào)節(jié)閥閥桿開(kāi)啟到39.2mm時(shí)，III號(hào)調(diào)節(jié)閥開(kāi)始開(kāi)啟。當(dāng)III號(hào)調(diào)節(jié)閥閥桿行程達(dá)到39.2mm時(shí)，IV號(hào)調(diào)節(jié)閥開(kāi)始啟動(dòng)。采用調(diào)節(jié)配汽（全周進(jìn)汽）：高壓部分 4個(gè)調(diào)節(jié)閥根據(jù)控制系統(tǒng)的指令按相同的閥位開(kāi)啟，對(duì)應(yīng)于4組噴嘴同時(shí)進(jìn)汽。

2 事件概述

2.1 事發(fā)經(jīng)過(guò)

2014年9月23日11:35分，#6機(jī)組負(fù)荷260MW，機(jī)組運(yùn)行方式為機(jī)、爐協(xié)調(diào)運(yùn)行，AGC在投入狀態(tài)，汽機(jī)閥門(mén)控制方式為順閥，即采用噴嘴配汽（部分進(jìn)汽）。在操作員站CRT突發(fā)“伺服閥系統(tǒng)故障或閥門(mén)卡澀”報(bào)警信號(hào)，機(jī)組負(fù)荷出現(xiàn)較大的波動(dòng)（幅度約30MW)。運(yùn)行人員立即檢查汽機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)#1、#2高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度波動(dòng)大，而當(dāng)時(shí)AGC負(fù)荷指令并無(wú)波動(dòng)。為穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行，運(yùn)行人員申請(qǐng)退出 AGC緩慢降低機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行。減負(fù)荷過(guò)程中，#1、#2高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度波動(dòng)大，且負(fù)荷及機(jī)前壓力均有較大幅度波動(dòng)。值長(zhǎng)下令，退出#6機(jī)協(xié)調(diào)控制，機(jī)組切至手動(dòng)控制方式,以此來(lái)穩(wěn)定負(fù)荷及機(jī)前壓力。機(jī)組在手動(dòng)控制方式下、無(wú)任何操作指令的情況下#1、#2高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度依然波動(dòng)較大，負(fù)荷及機(jī)前壓力均隨之波動(dòng)。

2.2 事件處理

為檢查高壓調(diào)門(mén)的運(yùn)行狀況,值長(zhǎng)令做#6機(jī)組高中壓調(diào)速汽門(mén)全行程活動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)#2高調(diào)有卡澀現(xiàn)象，DCS給出的調(diào)門(mén)開(kāi)度指令到0，但CRT反饋調(diào)門(mén)卡在19.2%（約36mm）的位置,就地檢查現(xiàn)該調(diào)門(mén)離全關(guān)位置尚余約36mm，其余調(diào)門(mén)開(kāi)關(guān)情況正常，再次進(jìn)行調(diào)門(mén)全行程試驗(yàn)結(jié)果仍與上述情況一致。

運(yùn)行操作員采用全行程活動(dòng)試驗(yàn)方式，將#6機(jī)#2高調(diào)閥門(mén)指令關(guān)到零（就地反饋仍為36mm），汽機(jī)檢修人員就地關(guān)閉#2高調(diào)進(jìn)油門(mén)，#2高調(diào)仍無(wú)法關(guān)閉。重新開(kāi)回#2高調(diào)EH油進(jìn)油門(mén)，重新復(fù)位#2高調(diào)門(mén)，#2高調(diào)恢復(fù)與#1高調(diào)一致開(kāi)度，且依然處于較大波動(dòng)狀態(tài)。

此后,運(yùn)行操作人員重新活動(dòng)#6機(jī)#2高調(diào)門(mén)三次，仍然無(wú)法關(guān)到零位。汽輪機(jī)運(yùn)行中，一旦調(diào)門(mén)卡澀關(guān)閉不到位極有可能造成汽輪機(jī)超速事故的發(fā)生。經(jīng)報(bào)公司領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，向中調(diào)申請(qǐng)停機(jī)處理。

機(jī)組停止運(yùn)行后，汽機(jī)檢修人員解開(kāi)#2高調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)傳動(dòng)桿與閥門(mén)杠桿的傳動(dòng)銷，油動(dòng)機(jī)活塞下移，但#2高調(diào)門(mén)門(mén)桿不動(dòng)，仍停留在開(kāi)度為19.2%（36mm）的位置上，初步判斷油動(dòng)機(jī)側(cè)設(shè)備正常，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)也正常。那么問(wèn)題主要集中在#2高調(diào)門(mén)本體、門(mén)桿及其連接操縱部件上。

汽機(jī)檢修開(kāi)出《#6機(jī)組#2高壓調(diào)速汽門(mén)解體檢查》工作票，開(kāi)始#2高調(diào)門(mén)搶修工作。

10月3日搶修工作結(jié)束，汽機(jī)檢修押回“#6機(jī)組#2高壓調(diào)速汽門(mén)解體檢查”工作票，運(yùn)行人員做#6機(jī)#1、2、3、4高壓調(diào)速汽門(mén)全行程試驗(yàn)，做#6機(jī)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均已正常。#6機(jī)組開(kāi)機(jī)，汽機(jī)定速3000r/min,做充油試驗(yàn)合格，做調(diào)速汽門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)合格后，并網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

3 簡(jiǎn)要分析

3.1 檢修過(guò)程分析

檢修人員拆出#2高調(diào)門(mén)及其操縱座后，發(fā)現(xiàn)門(mén)桿的止動(dòng)銷子斷為三段，斷口呈錐形。門(mén)桿上的銷孔與十字套上的銷孔不對(duì)應(yīng)（見(jiàn)示意圖1），從十字套上的銷孔看不見(jiàn)門(mén)桿上的銷孔，說(shuō)明門(mén)桿已經(jīng)旋出，這樣就使門(mén)桿相對(duì)加長(zhǎng)，使調(diào)門(mén)在實(shí)際是全關(guān)的情況下，開(kāi)度指示仍處于有一定開(kāi)度的位置上。用手轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)門(mén)門(mén)芯，使門(mén)桿與十字套分離，抽出門(mén)桿，發(fā)現(xiàn)門(mén)桿上的銷孔呈橢圓樣，說(shuō)明門(mén)桿已能在汽流的作用左右轉(zhuǎn)動(dòng)，且已很長(zhǎng)一段時(shí)間，與止動(dòng)銷子錐形斷口相應(yīng)。

圖1 門(mén)桿與十字套的連接示意

3.2 事件原因分析

該設(shè)備出廠總裝時(shí)要求：在調(diào)門(mén)全關(guān)狀態(tài)下，配準(zhǔn)調(diào)整墊塊的厚度，使閥桿頂部與調(diào)整墊塊完全接觸（見(jiàn)圖1），保證十字套銷軸中心線與操縱座下端面的距離為 372mm，再配鉸門(mén)桿和十字套的銷孔。從這要求可以知道，門(mén)桿旋入十字套后，要求螺絲有一定的預(yù)緊力，銷子鎖定門(mén)桿，防止轉(zhuǎn)動(dòng)，保證預(yù)緊力一直存在。由于預(yù)緊力的存在，門(mén)桿不能轉(zhuǎn)動(dòng)，銷子不受水平方向的剪切力。當(dāng)閥桿頂部與調(diào)整墊塊完全接觸，且有一定預(yù)緊力時(shí)，機(jī)組打閘時(shí)產(chǎn)生的垂直向下的沖擊力通過(guò)調(diào)整墊塊、門(mén)桿，傳遞至閥座，期間銷子不受垂直向下的沖擊力。

＃6機(jī)組于2014年5月1日～7月20日進(jìn)行大修及綜合升級(jí)改造，在高壓調(diào)門(mén)設(shè)備裝復(fù)時(shí)，安裝檢修人員未能將閥桿與調(diào)整墊塊頂緊，導(dǎo)致螺絲的預(yù)緊力很小，閥桿頂部與調(diào)整墊塊及調(diào)整墊塊與十字套內(nèi)孔之間存在一定間隙，調(diào)門(mén)波動(dòng)或機(jī)組打閘時(shí)產(chǎn)生的垂直向下的沖擊力將由銷子傳遞至門(mén)桿，再由門(mén)桿傳遞至閥座，同時(shí)，由于螺絲的預(yù)緊力很小，閥芯在汽流沖擊的作用下，將發(fā)生微小的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)銷子受水平方向的剪切力。由于銷子較小，在受到這二種交變作用力的長(zhǎng)時(shí)間作用后，將象反復(fù)折鐵線一樣，銷子將發(fā)生折斷，斷口呈錐形。這是此次銷子斷裂的主要原因。

本次#6機(jī)組大修后由廣東電科院專家做閥門(mén)特性流量試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)計(jì)算得出新的閥門(mén)流量特性曲線，在閥門(mén)流量為99.85%～100%區(qū)間時(shí)，對(duì)應(yīng)的閥門(mén)開(kāi)度指令為57.63%～100%（相對(duì)應(yīng)的機(jī)組負(fù)荷區(qū)間大約為 260MW～280MW）（見(jiàn)圖 2），本次波動(dòng)時(shí)CV1、CV2閥門(mén)(即高調(diào)1、2)流量指令即在99.85%以上小幅調(diào)整，導(dǎo)致閥門(mén)指令在57.63%～100%范圍大幅波動(dòng)。閥門(mén)本身的流量特性是此次銷子斷裂的次要原因。

圖2 高調(diào)門(mén)流量特性曲線

調(diào)門(mén)門(mén)桿與十字套之間的連接方式存在設(shè)計(jì)缺陷，門(mén)桿無(wú)獨(dú)立的螺母固定，門(mén)桿的固定完全依靠與調(diào)整墊塊的預(yù)緊力，而該預(yù)緊力廠方圖紙無(wú)明確要求，完全須憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整預(yù)緊力。由于檢修安裝經(jīng)驗(yàn)、水平參差不齊，#2高調(diào)門(mén)復(fù)裝時(shí)閥桿與調(diào)整墊塊未頂緊，閥桿預(yù)緊力不足，致使定位銷承擔(dān)了部分閥桿垂直方向的剪切力，并最終導(dǎo)致銷子發(fā)生折斷。

4 整改措施

根據(jù)以上分析總結(jié)，為防止類似事件再次發(fā)生，做出如下幾點(diǎn)檢修整改措施以及運(yùn)行防范措施：

（1）更換#1、2高調(diào)門(mén)銷子，并按規(guī)范要求調(diào)整閥桿上部調(diào)整墊塊的厚度，通過(guò)與廠家聯(lián)系、溝通、確認(rèn)，確保閥桿足夠的預(yù)緊力，使閥門(mén)開(kāi)關(guān)的垂直方向剪切力全部通過(guò)閥桿端部的螺紋傳遞，從而避免銷子承受垂直方向的剪切力。

（2）擴(kuò)大檢查另外幾個(gè)高調(diào)門(mén)，如發(fā)現(xiàn)類似情況及時(shí)消除。

（3）加強(qiáng)大修施工過(guò)程監(jiān)管，嚴(yán)把安裝質(zhì)量關(guān)，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)必須嚴(yán)格執(zhí)行三級(jí)驗(yàn)收制度。

（4）優(yōu)化閥門(mén)流量特性曲線，減少機(jī)組閥門(mén)流量指令對(duì)應(yīng)的閥門(mén)指令大幅波動(dòng)的情況區(qū)間。

（5）通過(guò)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行值班人員的專項(xiàng)培訓(xùn)，使運(yùn)行值班人員熟知#6汽輪機(jī)調(diào)門(mén)的性能特點(diǎn)，通過(guò)采取調(diào)整主蒸汽壓力偏置、切換 DEH至手動(dòng)控制方式、申請(qǐng)適當(dāng)調(diào)整機(jī)組負(fù)荷等手段來(lái)避免調(diào)門(mén)大幅波動(dòng)情況的發(fā)生，從而減輕機(jī)組運(yùn)行中調(diào)門(mén)門(mén)桿所受到的沖擊力。

[1]東方汽輪機(jī)廠.300MW 機(jī)組汽機(jī)本體設(shè)備說(shuō)明書(shū)[M].四川:東方汽輪機(jī)廠,2013.

[2]茂名臻能熱電有限公司.300MW 機(jī)組汽機(jī)運(yùn)行規(guī)程[M].廣東:茂名臻能熱電有限公司,2012.

The brief analysis of break off event of HP governing valve of steam turbine

In September 23, 2014, an unsafe incident of the dowel to the #2 high-pressure governing valve broke,the valve cannot be closed feedback, and the #6 was forced to apply for units shutdown in Maoming power plant. In the operation of steam turbine,Once the governing valve closure is not in place there is very likely caused by turbine overspeed accident!By central dispatching station the approval,the #6 generator split from the electricity grid.After intense maintenance and treatment lasted ten days,In October 3rd，the job to repair #2 high-pressure governing valve finished,and the #6 generator restore normal operation .

High-pressure governing valve; dowel broke; turbine

Q423.01

A

1008-1151(2015)05-0066-02

2015-04-13

房錦（1981－），男，廣東粵電集團(tuán)茂名臻能熱電有限公司電力運(yùn)行工程師，從事300MW汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工作。