一起汽门阀杆受限而导致的主汽门内漏分析及处理

汽机监督2019-06-25 22:43:56

选自:《电力安全生产信息》,2017年第1期

某厂 300MW 机组,为上海汽轮机厂生产的K156型。大修后水压试验时,发现B侧主汽门开启30%。随后对阀门进行了研磨等处理。冲转时,汽机挂闸后发现转速自行上升,盘车脱扣,汽门再次泄漏。进一步检查分析,发现了装配间隙异常,处理后启动挂闸,汽门后不起压,转子正常升速,汽门严密。

1. 事件经过

11 2 号机水压试验升压到16.5MPa 时,B 侧主汽门缓慢开至30%,降压至9.5MPa后,汽门关闭到零位。检查现场实际开度与DCS 指示一致,当时EH 油系统停用,无热工信号。随后主汽门解体检查(此前检修中未解体),对密封面进行了研磨。12 8 日,2 号机开始冲转,汽机挂闸后发现转子冲动,转速自行上升,当目标转速设为600r/min时,实际转速自行上升到920r/min,汽门泄漏较大,打闸停机再次检查。

2. 第一次故障后的分析处理

水压试验时,主汽门被顶开,表明主汽门门杆受到向外的推力。主汽门结构图见图1。根据制造厂计算,主汽门受到的向外推力为58kN,受力面积为3520mm2,等效直径为66.95mm,与导向杆(件24)直径Φ67 一致。产生向外合力的可能原因分两类:

一是主汽门不严漏水而调门严密,或主汽门泄漏量远大于调门,导致主汽门后起压,将主阀顶起,参考调门的关闭间隙,推算主汽门的泄漏面积大于60 mm2

二是主汽门后调门前无压力,即主汽门严密,这种情况的可能原因是阀杆(件7)断裂,断裂区域为直径Φ44 区间。建议解体检查阀杆完整性。

主汽门关闭不严的可能原因:

1)阀芯阀座密封不严,建议检查密封面。

2)阀杆卡涩受限。泵压前,检查阀杆加密封圈和泵水压盖(件22),如密封圈不正则存在卡涩阻碍,回装后阀门缓慢关闭(手动加信号),导致主阀关闭不实。阀后起压后,阀门被顶起,是由于水压作用于整个导向杆断面。水压试验时,两段阀杆漏汽腔室被密封,阀杆端部压盖过紧,导致阀杆中间腔室起压,作用在导向杆环形截面上,增加了对阀门向上的力。建议检查:弹簧箱4 个顶起螺钉是否完全退出;泵水密封圈是否卡涩;泵水压盖与导向杆之间是否有异物;预启阀区和大蝶阀区是否有异物阻碍阀门关闭。

3)阀杆头上的内六角螺旋管塞(件59)脱离,此孔通流面积为113mm2。建议解体检查。

4)阀蝶与阀座对中不好。建议解体检查对中情况。

对主汽门解体检查,密封面压红线发现整圈有 1/6 1/5 圈未能闭合。请外委单位进行阀座、阀头研磨至接触连续、封闭、清晰,验收合格。检查了阀杆受限情况,密封圈和泵水压盖安装情况,未发现异常。检查了内六角螺旋管塞正常。阀蝶和阀座对中较好。复装后冷态试验,汽门开关正常。

3. 再次泄漏的检查分析

12 8 日,2 号机冲转,汽轮机转速不受控制,B 侧主汽门仍然泄漏。表明第一次制造厂及厂内专题分析没有找到问题所在,隐患未能消除。主汽门再次泄漏,怀疑可能是阀座有裂纹贯穿漏汽,或阀杆凸肩阻碍关闭,需再次解体仔细查看,并确认阀杆行程与图纸是否相符。

停机后,对B 侧主汽门解体检查。对照制造厂图纸要求,按拆卸顺序逐一检查。最终发现,导向杆端面与泵水压盖(阀杆套)端面的预留间隙消失,而图纸要求为不小于9.6mm,见图2 中绿色标志。后对阀杆套加工9.6mm 后试装正常,组装后2 号机组再次升压冲转,B 侧主汽门后不起压,正常无泄漏。

分析认为,主汽门导向套与阀杆套端面预留间隙消失,导向杆端面抵到阀杆套端面,阻碍门杆关闭到底,导致汽门关闭不严。其原因可能是机组经历多次大修,主汽阀、预启阀及阀座经过几次修理后,主汽门关闭位置下移,关闭面至阀杆顶部长度缩短。装配时,阀杆上部旋入导向套并用销钉固定,相对位置不变。如果上述预留间隙过小或主汽门关闭位置下移过大,导向套端面抵到阀杆套内端面承受弹簧的关闭力,则导致汽门密封面关闭不严甚至产生间隙,使得汽门发生较大的泄漏。

4. 结论及建议

1)本次汽门泄漏的原因,不同于通常的阀芯阀座密封面不严,而是阀杆受限未能关闭到位。而阀杆受限关闭不到位,也不是一般的卡涩、异物阻碍引起,而是与阀门结构密切相关,不易发现。

2)图纸中关键预留间隙的消失,一方面可能是经过历次大修,汽门阀座研磨导致的关闭位置下移,也有可能是原始部件装配后间隙不足,或者泵水压盖(阀杆套)等备品加工尺寸误差。此外,该间隙中如有异物,也会阻碍阀杆关闭到位。因此,汽门检修后装配时,需特别注意测量该间隙值,结合相关部套尺寸,判断门芯是否落到阀座。

3)应结合主汽门结构,考虑主汽门检修检查周期、项目调整。检修时进行针对性和全面的检查。

4)检修中若发现主汽门主件磨损量较大,可考虑不必再修复,可以调换磨损件,防止阀门组装后达不到制造厂装配要求。调换的部件尺寸要与原件尺寸复核,确保组装后符合质量标准。