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  • 汽轮机调节阀门改进技术简述-德国莱克LIK品牌
    发布日期:2017-5-16


     要:我公司3、4号机组为东方汽轮机厂生产,型号D660B,投产运行4年,期间660MW机组出现高压调节阀阀杆与十字头联接防转销断裂,十字头、阀杆联接螺纹损坏等问题。采用最新的设计技术对其进行了改造,经过运行表明改造是非常成功的,也为其它阀门改造提供了很好的借鉴。 
      关键词:高压调节阀;中压调节阀;改造;成功运行 
      近年来,我公司660MW汽轮机组高压调节阀在试运或投运一段时间后,高压阀门在机组停机打闸、快速关闭时出现“卡涩”,且远传和就地显示均反馈阀门卡在一定开度无法关闭到零位现象。机组运行过程中,也曾发现当某个调节阀指令开度发生变化时,机组负荷不随之变化的故障。解体检查后发现,阀杆与十字头联接防转销断裂,阀杆旋转部分退出十字头,使阀杆“变长”,或者十字头、阀杆联接螺纹已损坏,出现阀碟实际脱落等故障。 
      文章主要针对上述故障进行分析讨论,结合高压调节阀杆与操纵座联接结构形式、电厂检修安装实际情况,提出改进处理方案。 
      1 高压调节阀技术改进 
      1.1 高压调节阀与操纵座十字头原联接结构 
      1.1.1 结构简介。东汽在役660MW机组高压主汽调节阀中的高压调节阀的阀杆提升机构均按“日立”调节阀结构,模化设计成阀杆与操纵座十字头采用螺纹直接联结,联接结构见图1。 
      高压调节阀油动机通过杠杆机构带动十字头在调节阀操纵座内上下移动,调节阀杆与十字头采取螺纹进行联接,阀杆顶部与十字头之间设置了一垫环,以承受机组遮断时强大的冲击载荷,避免阀杆与十字头联接螺纹受力,十字头与阀杆之间设计的圆柱销防止阀杆在机组运行中旋转。 
      1.1.2 阀门开启和关闭过程。当遮断电磁阀失电时,遮断电磁阀排油口关闭,卸载阀上腔室建立起高压安全油压,卸载阀关闭。当需要开启阀门时,伺服阀将压力油引入活塞下部,则油压力克服弹簧力和蒸汽力并通过调节阀杠杆机构带动十字头在操纵座支架内向上运动,调节阀杆、阀碟与十字头一起向上运动;当安全油压卸掉时,卸载阀打开,将油动机活塞下腔室接通油动机活塞上腔室及排油管,在弹簧力及蒸汽力的作用下快速关闭油动机,阀门操纵座在弹簧紧力的作用下使十字头在操纵座支架内迅速向下运动,调节阀阀杆、阀碟随之向下快速运动使阀门关闭。 
      1.2 高压调节阀与十字头联接失效分析 
      1.2.1 联接失效故障描述。我公司3号机#3、#4高压调节阀,在2012年3月22日和2012年6月20日运行时脱落,机组AGC运行方式,负荷稳定在600MW,负荷突降至536MW,主蒸汽压力突然从24.1MPa快速升至27.5MPa。检查发现汽机#4高压调整阀后压力从24.1MPa突变至13.1MPa,初步判断为CV4门芯脱落,机组无法带满负荷运行。出现阀门关闭或者变负荷过程中出现阀门关闭不到位或机组负荷不随阀门开度指令变化故障。解体检查后发现,阀杆与十字头联接防转销断裂,阀杆旋转部分退出十字头,使阀杆“变长”,十字头、阀杆联接螺纹已损坏,出现阀碟实际脱落故障。 
      1.2.2 失效原因分析。从故障中的分析及实际处理情况来看,产生此类问题的主要原因有:安装公司复装时阀杆顶部与十字套间的垫环之间存在间隙;安装公司复装时将#1~#4调节阀的垫环混装和漏装;复装时未检查垫环与阀杆接触情况。 
      造成十字头与阀杆间的防转圆柱销在机组打闸停机、调节阀快关及变负荷过程中承受巨大的冲击载荷,防转圆柱销受强剪切应力而断裂,阀杆防转失效,在汽流的扰动下逐渐退出十字套,使得阀杆“变长”,严重时阀杆与十字套间的联接螺纹损坏,阀杆脱落。 
      在机组阀门活动试验或打闸停机时,调节阀虽已关闭,但就地与集控室检查显示调节阀卡在某个阀位,调门仍存在一定开度的假象。 
      1.3 高压调节阀十字头与阀杆联接失效改进 
      1.3.1 改进方案1。在不改动原调节阀杆结构的基础上,将原十字头的螺纹部分加工扩大成一圆柱孔,设计提升螺母将原设计阀杆与十字头的直接联接改为间接联接,提升螺母外圆与十字头上的孔采用间隙配合,提升螺母外圆上设计导向槽,在十字头上设计导向销防止提升螺母转动,并保证提升螺母可以上下移动,提升螺母的定位则由下部螺塞完成。改进后阀杆端面与十字头之间仍通过调整垫片来进行调整,但阀杆端面贴合要求比原设计要求低,允许该处存在微小间隙。为防止阀杆转动,设计止动板限制其转动,止动板采用焊接的方式固定在十字头上。 
      阀门开启时,十字头向上运动,螺塞与提升螺母接触,通过提升螺母与阀杆之间的螺纹联接带动阀杆向上提升;阀杆关闭时,十字头向下运动,阀杆与垫环接触,由于提升螺母与十字头顶部设计有几毫米间隙,即使垫环与阀杆或十字头之间存在少量间隙,十字头仍会通过垫环驱动阀杆向下运动,以达到保护阀杆与提升螺母间螺纹的目的。 
      方案1取消了原设计阀杆防旋转止动销,设计止动板结构并采用焊接的工艺方式实现与十字头的固定,以防止阀杆的旋转。由于十字头的材质为45Cr1MoV,止动板的材质为35CrMoA,二者的焊接性能差,所以应重点注意预热和焊接操作,因此建议采用易于在现场实施的因可镍冷焊方法。 
      1.3.2 改进方案2(锥套结构)。为了杜绝焊接工艺执行时人为因素,东汽厂提出锥套结构的改进设计。 
      此结构设计为:阀杆上端设计成一定角度的锥体,与锥形衬套密配合为一体,用圆螺母牢固锁紧后再加,装一带槽锁紧圆螺母将圆螺母锁死,防止圆螺母可能发生的松脱。完成上述装配工作后将锥衬套连同阀杆装入十字头并用外六角圆柱螺钉边接成一体。 
      此结构与原设计相较,阀杆与十字头无直接连接关系,原设计的拆卸弊病不可能在该结构上发生;拆卸、维修方便,只需拆除连接螺钉,便完成了十字头与阀杆的分解工作。阀杆与衬套的分解,卸掉上端螺母后,便可取下衬套。对检修来无任何后顾之忧。 
      此结构与提升螺母结构相较,取消了止动板,即取消装配后焊接工序与拆卸时止动板的打磨工序,该设计结构巧妙利用内外锥面紧密配合的自锁原理,有效地抑制了阀杆因汽流扰动所产生的不规则颤动,大大增强了调节阀工作的稳定性,锥套结构的自动对中功能也有助于现场阀碟与阀座的密封,从而根本上彻底解除了原设计无法拆卸的弊端和可能存在的漏汽问题,彻底排除了检修的后顾之忧。 
      2 结束语 
      改进方案确定后,已在广东红海湾发电有限公司3、4号机改造实施,取得了良好的效果,改造后未再发生阀杆与十字头联接失效问题,保证了机组安全运行
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