高主门预启阀未检查，主汽门发生内漏【学习】

白福雨，张宇翔，白继伟，王永锋，边鹏飞

内蒙古京泰发电有限责任公司

摘要：某300 MW汽轮机高压主汽阀发生内漏,导致机组冲转前转速异常升高、盘车脱扣,在机组停机过程中转子惰走时间过长。将主汽阀解体检查发现,预启阀内压缩弹簧、小导阀因阀门腔内的氧化皮脱落发生卡涩。【预启阀是什么？有什么用？】

由此判断,高压主汽阀长期在高温高压蒸汽下运行,阀门腔室内产生氧化皮,氧化皮脱落后夹杂在阀碟与阀座密封线上,造成主汽阀关闭不严,管道内蒸汽进入汽轮机,延长了转子惰走时间,同时也造成机组转速异常升高、盘车脱扣。对小导阀内部氧化皮进行了清理,消除了高压主汽阀内漏故障。提出加强蒸汽品质监督、根据主汽阀结构确定检修周期等建议。【为什么冲转要用主汽门而不用调门？】

1 设备概况

内蒙古京泰发电有限责任公司300 MW机组于2010年投产发电。汽轮机为上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术生产的NZK300-16.7/538/538型亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、直接空冷式机组。汽轮机高压自动主汽阀为预启阀式结构（如图1所示），预启阀装于主阀碟内，预启阀和主阀碟的关闭力来自进汽压力和弹簧预紧力，预启阀与阀杆间为挠性连接。当主汽阀关闭时，预启阀、主阀碟及阀座自动对中；主汽阀开启时，预启阀先开至极限，再进一步开启主汽阀时，主阀碟被打开。【主汽压力变化1Mpa，需要多烧多少煤？】

图1 高压主汽阀结构示意图

2 故障现象及分析

2.1 转子惰走时间长【汽轮机惰走时间长短都是哪些原因造成的？】

2017-04-14机组锅炉水冷壁泄漏，汽轮机打闸停机，转子惰走时间共计128 min。参照汽轮机运行规程[1]，汽轮机在不破坏真空的条件下转子惰走时间应为45～50 min，由此判断此次汽轮机打闸时停机转子惰走时间过长。【运行中润滑油是怎样将汽轮机转子托起来的？】

初步分析认为，由于高压主汽阀关闭不严，管道内蒸汽进入汽轮机，延长了转子惰走时间[2-3]。高压主汽阀长期在高温、高压蒸汽环境下运行，阀门腔室内极易产生氧化皮，氧化皮脱落后夹杂在阀碟与阀座密封线上，影响主汽阀关闭后阀碟与阀座密封线圆周的连续接触，从而造成高压主汽阀内漏。【认识一下汽轮机相关试验【试验学习笔记1】】

2.2 转速异常升高、盘车脱扣

4月18日，机组启动前，通过调速系统静态试验对主汽阀进行多次开关操作，以消除主阀碟与阀座密封线处的氧化皮，确保密封线有效接触。

4月20日01：50，机组启动，随着主蒸汽压力、温度的上升，左侧高压主汽阀（TV1）后内、外壁温基本保持正常温升，温度测点显示主汽阀蒸汽室内壁温为86℃，调速汽阀室内壁温为71℃。而右侧高压主汽阀（TV2）后内、外壁温上升过快，主汽阀蒸汽室内壁温达到203℃，调速汽阀室内壁温达到189℃（见图2所示）。【什么是汽轮机调节级？】

05：52，当主蒸汽、再热蒸汽汽压分别升至4.76 MPa和0.16 MPa时，盘车运行正常；【汽轮机盘车装置大讲解【视频】】

05：57，主蒸汽、再热蒸汽压力分别升至5.0 MPa和0.18 MPa时，汽轮机转速升至38 r/min（盘车实际转速为3.4 r/min），就地检查，确认盘车脱扣。调取生产实时监视系统SIS画面，发现TV2蒸汽室壁温为203℃，TV1蒸汽室壁温为86℃，左右侧温差107℃，由此判断TV2关闭不严，蒸汽过流使蒸汽室壁温升高，蒸汽进入汽轮机冲动转子，造成盘车脱扣。【汽轮机冲转参数规定源自哪些方面的考虑？】

图2 治理前左右侧主汽阀蒸汽室温度

为了确保设备的安全运行，停止锅炉升压，决定对TV2进行解体检修。【TV1运行中故障快速关闭事故处理总结】

3 高压主汽阀解体检查

2017-04-23，对汽轮机TV2进行全面解体检查，发现主汽阀阀杆无富裕行程（标准值为3.0±0.5 mm）。高压主汽阀阀杆富裕行程具有如下作用：在主汽阀快速关闭过程中，冲击力使预启阀碟内压缩弹簧推动小导阀，小导阀推动预启阀，预启阀推动主阀碟来保证与阀座密封线接触。同时，主阀杆富裕行程也可以防止阀门关闭后操纵机构中的压缩弹簧作用在主阀杆上的关闭力过大、造成阀杆弯曲。【为什么高压主汽门、调门有门杆漏汽？】

通过煤油浸泡、烤枪加热将预启阀解体（见图3所示），发现预启阀内小导阀犯卡、压缩弹簧变形量较大，分析原因为：设备长期在高温、高压状态下运行，预启阀内压缩弹簧克服力强度减弱，小导阀配合部位的氧化皮结垢严重，造成小导阀犯卡、工作状态失常。【660MW汽轮机结构及系统特点学习【图片精彩】】

图3 预启阀解体部件结构

历次设备检修未对预启阀进行解体检查，暴露出作业指导书编制、审核不严等问题。

4 处理措施

通过对小导阀表面及配合部位腔室内氧化皮进行清理后，测量配合间隙为0.30 mm，（标准值0.25～0.33 mm）。对预启阀内压缩弹簧进行清理检查，发现其变形量较大，测量自由长度为115 mm；更换压缩弹簧，自由长度变为125.8 mm。【今天学一下某600MW整套启动操作票】

重新将预启阀部件进行装配，在阀杆内装入压缩弹簧、小导阀，在压缩弹簧处于自由状态下测量阀杆端面至压缩弹簧座肩的距离，实测1.60 mm（标准值为1.50±0.25 mm）；预启阀压缩弹簧的压缩量实测8.0 mm（标准值为7.80±0.75 mm）；装配后阀杆的富裕行程实测3.5 mm（标准值为3.0±0.5 mm）。【为什么汽轮机冲转到2900要进行阀门切换？预启阀有什么作用？】

将主汽阀回装，主阀碟及预启阀碟密封线连续接触无断线，验收合格。复测行程数据，主阀杆行程101 mm（标准值98.6～104.6 mm），预启阀行程14 mm（标准值14.0～17.2 mm），阀杆富裕行程3.5 mm。

5 处理效果

2017-04-28机组启动，主蒸汽、再热蒸汽汽压分别升至3.47 MPa和0.24 MPa，温度达到377℃和402℃；主蒸汽压力、温度继续上升，在主汽阀关闭状态下，TV1、TV2后内、外壁温升正常，TV1主汽阀蒸汽室内温度130℃，调速汽阀室内温度93℃；TV2主汽阀蒸汽室内温度136℃，调速汽阀室内温度104℃；盘车运行正常（见图4所示）。【汽门严密性试验怎么才算合格？】

对汽轮机主汽阀进行严密性试验，当主蒸汽压力为12.46 MPa、再热蒸汽压力为1.34 MPa时，关闭主汽阀，开启调速汽阀，汽轮机转速下降至745 r/min，根据12.46÷16.67×1000=747 r/min＞745 r/min判断，高压主汽阀严密性合格[5-6]。

图4 治理后左右侧蒸汽室温度

6 建议

本次高压主汽阀泄漏是预启阀内压缩弹簧、小导阀因氧化皮脱落发生卡涩，导致阀杆无富裕行程，造成主汽阀关闭后内漏。对此提出以下建议。

（1）针对氧化皮脱落造成小导阀卡涩问题，建议加强蒸汽品质的监督。

（2）应结合高压主汽阀结构确定检修周期，检修时进行针对性的检查。

（3）更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。

（4）及时修编作业及检修规程。根据设备运行周期，提前制定检修计划，防止失修、过修。跟踪监视机组启停过程各参数，同时做好设备劣化分析工作。

参考文献：

[1]内蒙古京泰发电有限责任公司.汽轮机运行规程：Q/JTFD-102.08-01—2016[S].鄂尔多斯：内蒙古京泰发电有限责任公司，2016.

[2]上海汽轮机有限公司.N 300-16.7/16.7/538型300 MW中间再热空冷凝汽式汽轮机说明书[Z].上海：上海汽轮机有限公司，2009.

[3]胡光明.300 MW汽轮机高压主汽门卡涩原因及其处理[J].广东电力，2003，16（4）：76-78.

[4]张文强，张耀宇.300 MW汽轮机高压主汽门卡涩原因分析[J].华电技术，2011，33（7）：10-11，79.

[5]田丰.关于汽门关闭时间、特性及严密性试验的探讨[J].电力安全技术，2002（11）：29-31.

[6]李岸然.600 MW亚临界汽轮机停机惰走超时分析[J].广西电力，2011，34（1）：59-61.

注：原文发表于《内蒙古电力技术》 2018年第5期，标题为：300 MW汽轮机高压主汽阀内漏原因分析及处理