２０１２年６月第１５卷第６期 ２０１２，Ｖｏｌ，１５，Ｎｏ．６ 贵州电力技术 ＧＵＩＺＨＯＵ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰｏＷＥＲ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ 专题研讨 Ｓｐｅｃｉ￣Ｒｅｐｏａｓ 汽轮机高压调节阀波动的分析及解决措施 顾 熙 （贵州西电电力股份有限公司黔北发电厂，贵州金沙５５１８００） 摘要：对汽轮机的３号高压调节汽门运行中异常波动进行原因分析，采取防范对策措施，提高机组运行安全稳定性。 关键词：高压调节阀；波动；原因分析；对策措施 文章编号：１００８—０８３Ｘ（２０１２）６—００８１—０３中图分类号：ＴＫ２６文献标识码：Ｂ １ 设备简介 黔北电厂４×３００ＭＷ机组汽轮机为东方汽轮 机厂生产的Ｎ３００—１６．７／５３７／５３７—８型机组，本机 高中压部分采用合缸，高压缸双层结构，高中压进汽 布置在高中压缸中部；低压缸两排汽对称分流。过 热器蒸汽进入左右侧高压主汽调节阀，然后分别由 控制方式，１１月２１日发现３号高压调节汽阀阀位 轻微波动，１１月２３日２号机３号高压调门阀位在 ３０％至８７％之间波动，就地检查３号高压调节阀油 动机行程和阀门连接机构形成同时波动，退出２号 机组ＡＧＣ及ＣＣＳ控制，检查３号高压调门阀位波动 减小，在４８％至８Ｏ％之间波动． 四根高压主汽导管送人高压缸向机头流动作功。作 功后的高压排汽通过两只高排逆止阀从再热冷段进 入锅炉再热器，再热蒸汽由左右侧中压联合汽阀导 入中压缸，向机尾流动作功，中压排汽用一根导管引 入低压缸中部对称正反向流动作功，排汽进入凝汽 器。本机组采用阀门管理，能实现两种不同的进汽 方式；全周进汽和部分进汽，即节流调节和喷嘴调 节。其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，模化设计成阀杆与十 字头采用螺纹直接联结，如图１所示： 珊 －ｔｔｇｔ， ３ ３号高压调节阀阀位波动原因分析 为了控制机组安全稳定运行，防止阀位大幅波 动引起负荷波动，造成系统振荡，该厂各专业技术人 员积极采取措施，从各方面进行如下原因分析和检 查处理，进行逐一排查。 ３．１ 一次调频动作动作情况检查 经过维护热工检查，对一次调频动作幅值作适当 修正，投入２号机组ＡＧＣ及ＣＣＳ进行观察，当投人２ 号机组ＣＣＳ及ＡＧＣ后，３号高压调门阀位开始波动 在２４％至５ｌ％之间，机组负荷在２８９ＭＷ至２５５ＭＷ 之间波动，解除２号机组ＡＧＣ及ＣＣＳ。恢复机组负 荷２９０ＭＷ稳定。显然，２号机３号高压调门阀位波 动大原因并不是一次调频动作幅值过大引起。 ３．２ ３号高压调门伺服阀或控制卡件故障检查 根据１１月２４日发现２号机３号高压调门波 动，机组负荷有２０ＭＷ波动，解除ＣＣＳ，投入功率回 图１ 十字头与阀杆联接原设计结构图 路，波动较小这一现象，将ＣＶ３卡件进行更换，投入 运行，发现仍有波动，再次更换伺服阀后波动仍然存 在；说明不是伺服阀或控制卡件故障引起波动。 ３．３ ３号高压调节汽阀阀门控制机构故障检查 通过对阀位波动前后机组监视段压力和对应负 ２ ２号机３号高压调节汽阀故障情况 该厂２号汽轮机自２００３年８月建成投入运行， 到２０１０年１１月２０日２１时０８分，由于厂用电源及 ＤＣＳ、ＤＥＨ控制电源中断，造成机组紧急停机一次， ２２时４Ｏ分２号机冲转，２３时００分发电机并网成 荷进行比较，相同负荷工况下，汽轮机前压力升高 １ＭＰａ左右。监视段压力均不同程度降低，故障前后 负荷２６０ＭＷ，真空８５ｋＰａ，机前压力１６．２ＭＰａ／１６． ．功，逐渐升负荷至１８０ＭＷ稳定运行，ＤＥＨ在顺序阀 ８ｌ・ 贵州电力技术 第１５卷 ２ＭＰａ，调节级压力１０．３ＭＰａ，一抽压力４．９ＭＰａ，二 抽压力２．８５ＭＰａ，三抽压力１．４２ＭＰａ，四抽压力０． ７ＭＰａ；故障前ｌ一４号高压调门开度分别为１００％， １００％，２０％，０％，故障发生后１号～４号高压调门 开度分别为１００％，１００％，９０％，２５％。经过分析判 断，故障发生后，３、４号高压调门开度明显增大，才 能满足负荷需要，结合顺序阀控制时阀门特性曲线 分析，阀门有效开度７３％，总阀位９３％，偏差比较 大，总阀位是根据１号～４号高压调门开度计算的， 而有效开度是根据调门后压力计算的，由于３号高 压调门阀芯不动作，ＬＶＤＴ显示行程正常，所以当３ 号高压调门开度变化时，负荷没有变化，当４号高压 调门动作时负荷才开始变化，所以３号高压调门波 动就大（见图２），顺序阀方式下阀门特性曲线图。 通过上述分析，初步判断故障发生在３号高压调 门机务部分，检查３号高压调门就地油动机和阀门连 接机构动作均正常，于是稳定机组负荷和锅炉参数， 将机组切为功率回路控制，对３号高压调门进行全行 程开关试验，发现３号高压调门开关对负荷、主汽压 力均无影响，于是判断为３号高压调门阀芯脱落。 ～一３ ＨＰＧ￣４ 嘲门植对井程帅ｌ Ｈ／Ｉ￣－０．２ ｆ ｆ ／ ／ ／． ＿． ／ ｌ‘ ｜３ Ｑ Ｉ ｛●，ｔ 帅 １００ ｌｚｕ 漉量首分数％ 注：１．Ｈ为阀门升程，Ｄ为调节阀直径，各高压调节阀全开时， 相对升程Ｈ／Ｄ均为２８．８％ ２．注量百分数定义为：在某蒸汽参数下通过阀门的流量占 在该参数下阀门全开所能通过的流量的百分数。 图２顺序阀方式下阀门特性曲线 ４对策措施 ４．１ 维持机组继续运行控制措施 为了维持机组继续运行，减少机组非计划停运， 经过分析，我们将３号调门全关，油动机进油门关 闭，把顺阀逻辑中３、４号高压调节阀顺序进行互相 －８２・ 交换更改后，保持三个高压调门正常控制，仍然能满 足机组运行要求，投入运行后阀位波动得到有效控 制，但是由于机组进汽方式有所改变，轴系稳定性有 所降低，运行中１号轴振比原来增大３０ ｍ左右，但 是能维持机组稳定运行。 ４．２目前解决措施 停机后检查提升螺纹套与阀杆螺纹损坏，圆柱销 断裂，阀芯脱落，阀杆顶端缓冲弹簧破损，根据图一所 示，从阀门十字头与阀杆联接原设计结构可以看出，由 于阀门关闭瞬间强大的反作用力作用到螺纹结合面 上，使螺纹发生严重变形，这是制造厂出厂装配不当造 成的缺陷，圆柱销断裂和缓冲弹簧破损，更加重了变 形，导致提升螺纹套与阀杆螺纹损坏，利用Ａ修机会， 将１号～４号高压调门阀杆与十字头连接圆柱销孔直 径由原来￣／）６ｍｍ扩大到（Ｉ）１０ｍｍ，圆柱销也同时增大到 ｑ）１０ｍｍ，从而增加圆柱销强度，并在阀杆顶端加装一缓 冲调整垫片，防止高压调门关闭时强大的作用力损坏 结合面螺纹和剪断圆柱销子引起阀芯脱落，目前运行 情况良好，该解决方案简单易行，改造成本很小。 ４．３彻底治理解决措施 根据图一所示，从阀门十字头与阀杆联接原设 计结构可以看出，由于阀门关闭瞬间强大的反作用 力作用到螺纹结合面上，使螺纹发生严重变形，造成 大修时高压调节阀无法解体，经过与汽轮机制造厂 家联系了解，此情况已发生在Ｄ３００Ｈ、Ｄ３０ＯＫ、 Ｄ３００Ｌ、Ｄ３００Ｎ所有机组上，针对此情况，厂家经过 认真分析：阀门内部结构设计与阀杆提升装置结构 的欠合理是造成运行事故的主要原因，可通过对阀 杆提升装置结构的改进设计，完全可以杜绝此类事 故的发生。其改进设计结构如图３所示： 图３最新改进设计结构 此结构设计为：阀杆上端设计成一定角度的锥体， 与锥形衬套配合为一体，用园螺母牢固锁紧后再加，装 一带槽锁紧园螺母将园螺母锁死，防止园螺母可能发 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６一Ｍ２０内六角园柱螺钉边接成一体。 此结构与原设计相较，阀杆与十字头无直接连 第６期 顾熙：汽轮机高压调节阀波动的分析及解决措施 接关系，原设计的拆卸弊病不可能在该结构上发生； 极采取有效控制措施，确保机组安全稳定运行，提高 拆卸、维修方便，只需拆除连接螺钉，便完成了十字 设备可靠性。 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。对用户检修无任何后顾 参考文献： 之忧。该设计结构巧妙利用内外锥面紧密配合的自 ［１］ 东方汽轮机厂３００ＭＷ机组《Ｎ３００—１６．７／５３７／５３７—８型汽轮 锁原理，有效地抑制了阀杆因汽流扰动所产生的不 机主机说明书》． ［２］ 东方汽轮机厂《Ｎ３００—１６．７／５３７／５３７—８型汽轮机机组热力 规则颤动，大大增强了调节阀工作的稳定性，这已在 系统设计说明书》． 大武口、抚顺等电厂得到了充分的验证。该设计结 构适用于东汽Ｄ３００Ｎ以上各种十字头结构操纵机 收稿日期：２０１２—０３—２０ 构的调节阀门，但是改造成本费用较高，加工能力较 作者简介： 差的地方还需返厂解决。 顾熙（１９７５一 ），男，大专，助理工程师，主要从事汽轮机运 行管理工作。 ５ 结束语 （本文责任编辑：刘媛） 通过分析和比较，找到引起阀门故障的原因，积 Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｓｔｒｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ｈｉｇｈ——ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｖａｌｖｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ Ｇｕ Ｘｉ （Ｑｉａｎｂｅｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，Ｊｉｎｓｈａ ５５１８００ Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｕｓｕａｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅ ｏｆ Ｎｏ．３ ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｓｔｒｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ａｎｄ ａｄｏｐｔｓ ｐｒｅ－ ｖｅｎｔｉｖｅ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｕｎｉｔｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄ：ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｖａｌｖｅ；ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ；ｃａｕｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ （上接第４４页） 采用液位开关作为加热器保护存在诸多局限 虽然加热器上端差对煤耗的影响较小，但通过计算 性，现有设计均已取消，采用变送器作为液位调整和 可以发现加热器端差仍然具有一定的节能空间，可 保护之用，在加热器设计之初提前与设计院及制造 以在日常的工作中作为经济指标进行控制，达到节 厂提出，并充分考虑变送器的可靠性，防止在以后的 能的目的。 运行中发生由于液位开关不可靠对运行带来影响。 ７ 结语 参考文献： 根据上述分析得知，开展加热器水位热态校核 ［１］战洪仁，寇丽萍．２００９．工程热力学基础［Ｍ］，中国石化出版 在新机投产过程中非常必要，在参照厂家水位给定 社，２００９． 值的情况下进行优化端差试验，并以此水位作为经 收稿日期：２０１２—０３—０６ 济运行水位，可以提高加热器的换热效果，提高机组 作者简介： 效率，降低煤耗。同时得到合适的运行水位，确保加 闽昌发（１９８２一 ），男，本科，助理工程师，主要从事火电机组 热器不会发生由于水位低而导致的冲刷，从而提高 运行、检修技术管理工作。 其运行的安全性。 （本文责任编辑：巫婵娟） Ａｎａｌｙｓｅｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｏｓａｌｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｈｅａｔｅｒ ｌａｒｇｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｎ Ｃｈａｎｇｆａ，Ｆａｎｇ Ｙａｎｇ （Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｊｉｎｙｕａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏｒｐｒａｔｉｏｎ Ｐａｎｎａｎ Ｂｒａｎｃｈ，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ ５５３５０５ Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ￣Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｈａｎｄｌｅ ｔｈｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｖａｌｕｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｈｅａｔｅｒ ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｈｏｔ ｃｈｅｃｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄ：ｈｅａｔｅｒ；ｔｅｒｍｉｎａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ｅｃｏｎｏｍｙ；ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｔｅ ｃｈｅｃｋ； ・８３・