600MW亞臨界機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥十字頭錐套連接螺栓脫落造成調(diào)節(jié)閥卡澀的原因分析及處理措施獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘

要：陜西府谷電廠是開發(fā)建設(shè)陜北煤電基地向華北地區(qū)送電的重要項(xiàng)目，也是“西電東送”北線方案的重要組成部分。府谷電廠工程對(duì)于緩解東部地區(qū)能源資源、交通運(yùn)輸、節(jié)能環(huán)保等壓力，提高能源安全保障能力，具有十分重要的作用，符合建設(shè)“煤電一體化”的能源政策，符合國(guó)家“西電東送”、“西部大開發(fā)”的發(fā)展戰(zhàn)略。同時(shí)建設(shè)本工程可充分發(fā)揮當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益，因此，本電廠在設(shè)備的選擇和平時(shí)的作業(yè)上要求也甚是嚴(yán)格。而東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的NZK600-16.7/538/538型汽輪機(jī)運(yùn)行中發(fā)生高壓調(diào)節(jié)閥閥桿十字頭錐套連接螺栓松脫造成調(diào)門卡澀，對(duì)電廠的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成影響，本文主要介紹該型號(hào)汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥（圖號(hào)D600B-271000A）在運(yùn)行中發(fā)生高壓調(diào)節(jié)閥閥桿十字頭錐套連接螺栓松脫造成調(diào)門卡澀的原因分析，處理改造方案及如何提高重要主機(jī)設(shè)備可靠性。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥螺栓錐套十字頭

1設(shè)備概況

府谷電廠汽輪機(jī)為亞臨界、中間再熱、單軸三缸四排汽、沖動(dòng)凝汽式、直接空冷，型號(hào)：NZK600-16.7/538/538，設(shè)計(jì)額定功率為600MW，最大連續(xù)出力為640.8MW。機(jī)組采用全電調(diào)控制的復(fù)合配汽方式，設(shè)有四個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥采用四閥系統(tǒng)，四只高壓調(diào)節(jié)汽閥嚴(yán)格按照預(yù)定的程序執(zhí)行啟閉、升程關(guān)系。高壓調(diào)節(jié)閥的作用是當(dāng)外界負(fù)荷改變時(shí)，及時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量，使機(jī)組滿足外界負(fù)荷變化的需求，從而達(dá)到調(diào)頻的目的，當(dāng)機(jī)組故障時(shí)能迅速切斷進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽，使汽輪機(jī)不發(fā)生超速。

按照高壓調(diào)節(jié)汽閥圖紙裝配要求，閥碟的實(shí)際工作行程為57.15±3（#1、#2、#4）因不便測(cè)量，改為測(cè)限位行程：76.59±3mm（#1、#2、#4）代替、預(yù)啟閥行程5mm;閥碟的實(shí)際工作行程為50.8±3（#3）因不便測(cè)量，改為測(cè)限位行程：86.25±3mm（#3）代替、預(yù)啟閥行程5mm。門桿與門桿套直徑間隙0.37～0.42mm（#3），0.39～0.44mm（#1、#2、#4）。閥碟與套筒直徑間隙0.38～0.43mm（#3），0.357～0.387mm（#1、#2、#4）。

2故障發(fā)生

2020年01月10日01點(diǎn)13分機(jī)組負(fù)荷：467MW，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)#1機(jī)#1高調(diào)門指令：50%，反饋：52.7%，指令與反饋偏差大報(bào)警，立即匯報(bào)值長(zhǎng)，聯(lián)系熱工檢修人員到位后，將#1高調(diào)門解除自動(dòng)手動(dòng)進(jìn)行開關(guān)調(diào)門，調(diào)門開度在52.7%開度以上時(shí)指令與反饋跟蹤一致，開度在52.7%以下時(shí)反饋不跟隨指令，初步判斷為#1高調(diào)門發(fā)生卡澀。

2020年01月12日16：00汽機(jī)專業(yè)辦理工作票，將#1高調(diào)門操縱座拆除，發(fā)現(xiàn)閥桿與十字頭連接錐套螺栓5條脫落，掉落螺栓卡在十字頭與閥蓋之間，造成閥門卡澀無法關(guān)閉。

3原因分析

（1）螺栓緊固力矩不足。本文所述的高壓調(diào)節(jié)閥閥桿提升裝置結(jié)構(gòu)為改進(jìn)后設(shè)計(jì)（如圖一），閥桿上端設(shè)計(jì)成一定角度的錐體，與錐形襯套配合為一體，用圓螺母牢固鎖緊后再加裝一帶槽鎖緊圓螺母將圓螺母鎖死，防止圓螺母可能發(fā)生的松脫。完成上述裝配工作后將錐襯套連同閥桿裝入十字頭并用10條M18×80（GB5782G-86）內(nèi)六角園柱螺釘連接成一體。

本次閥桿與十字頭連接錐套螺栓5條脫落，初步分析為螺栓未緊固到位。由于生產(chǎn)廠家沒有具體的螺栓緊固力矩標(biāo)準(zhǔn)，緊固螺栓力矩受檢修人員個(gè)人能力因素影響較大。

（2）螺栓止動(dòng)墊片與螺栓孔徑配合不當(dāng)。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)松脫的螺栓進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)螺栓止動(dòng)墊片與螺栓孔徑偏差均在1mm以上，懷疑螺栓止動(dòng)墊片不能起到很好的止動(dòng)作用。

（3）螺栓材質(zhì)性能偏低。閥桿與十字頭連接錐套螺栓材質(zhì)為20Cr1Mo1VNbTiB，規(guī)格為M18×80。該螺栓材質(zhì)的抗氧化性及持久、蠕變、松弛等性能較差，熱脆性較低，長(zhǎng)期高溫條件下運(yùn)行造成粗晶，沖擊性能降低，容易出現(xiàn)松弛或脆性斷裂。

4處理措施

（1）更換新螺栓并對(duì)六角頭處采用點(diǎn)焊加固。本次更換全部10條螺栓，緊固后采取點(diǎn)焊加固的方式，防止其在運(yùn)行中松脫，焊材選用NiCr-Fe3，每條螺栓對(duì)角點(diǎn)焊兩處。

（2）規(guī)范裝配工藝。將螺栓底孔進(jìn)行清理，讓螺栓可以手工輕松旋到底，然后進(jìn)行裝配，保證止口的合理間隙，并建議對(duì)該螺栓進(jìn)行熱緊，緊固力矩450-597Nm之間。

5注意事項(xiàng)及結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)600MW亞臨界機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥閥桿與十字頭連接錐套連接螺栓松脫的原因分析及處理措施我們總結(jié)了以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

（1）在日常設(shè)備管理中，嚴(yán)格執(zhí)行定期工作標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行高調(diào)門活動(dòng)試驗(yàn)，屆時(shí)班組專責(zé)人及專工以上人員到崗到位，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)分析，早做處理。

（2）在電廠技術(shù)監(jiān)督工作中，強(qiáng)化金屬監(jiān)督，積極開展汽輪機(jī)重要螺栓，在長(zhǎng)期高溫下運(yùn)行時(shí)，壽命趨勢(shì)分析與專題研究。加強(qiáng)與電科院、主機(jī)廠家，同類型發(fā)電企業(yè)技術(shù)交流，充分借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，切實(shí)發(fā)揮技術(shù)監(jiān)督工作的超