艾伦电厂汽轮机高压调节汽阀阀座松动磨损问题的分析与处理

张金亮

（国家电投河南电力检修工程有限公司，河南 开封 475000）

机组为上海汽轮机厂生产的单轴、一次中间再热、超临界机组，控制系统采用电液调节系统，操作简便，运行安全可靠。为防止汽轮机超速，确保机组运行安全，机组设有高压主汽阀和高压调节汽阀，主汽阀为开关量调节方式，调节汽阀具备调节和关断功能，能在机组需求时快速关断高压进汽，为机组提供保护。

1 上海汽轮机600 MW机组高压调节汽阀简介

机组共设两个高压主汽阀，一个高压主汽阀后配两个高压调阀，高压主汽阀与调阀共用一个腔室，四个高压调节汽阀均为立式布置，每个阀门各由一个单侧油动机控制，油动机杆与阀杆采用联结件方式联结，调节汽阀靠液压开启，弹簧关闭。油动机根据电液控制系统的控制信号向上移动开启阀门，反之则关闭，属于控制型阀门。阀门阀座在出厂时已安装在阀座安装孔内。

2 高调门故障及其原因分析

#2机组高压调节汽阀自投2009年产后，在2015年小修中发现#2、#4高压调阀阀座有松动现象，将其恢复原位后根据厂家建议对其圆周对称焊接长度约100 mm进行固定后回装。2017年底，运行中发现其阀体腔室有异音，计划在2018年3月小修中对其进行解体检查。解体后发现#2、#4调阀阀座均出现严重的松动、磨损、变形、下沉现象，其中#2调阀阀碟磨损比较严重，阀碟密封面已严重破坏。分析发生此种现象的原因应为设备运行过程中，随着蒸汽温度的升高或降低，阀座相对阀座收缩，两者之间出现配合紧力变小，甚至出现间隙，阀座在蒸汽流的作用下产生高频振动，阀壳与阀座由于高频振动而产生磨损。阀壳与阀座磨损后不能保证设计的过盈量，当摩擦力小于蒸汽力时，即使在正常运行条件下阀座也会产生振动，阀壳与阀座继续磨损，阀壳与阀座产生更大间隙，直至两个定位销磨损断裂，最后导致阀座松动，阀座与阀壳分离。随着运行时间的增加，磨损继续累积恶化，最后导致阀座、阀碟和安装孔磨损变形。分析产生故障的具体原因主要有以下两方面。

2.1 阀座安装孔喉部直径过小

汽轮机的高压进汽靠高压主汽和调节汽阀进行调节，蒸汽在通过高压主汽阀后靠调节阀门的开度调节进汽量。蒸汽在经过调节阀后有一段渐扩管道，调阀在解体后发现阀座安装孔的底孔直径约100 mm，相对阀座内径146.5 mm，相对小46.5 mm，此孔相当于在调节阀节流后又增加了一道节流孔。蒸汽在流经此缩断面时会增大流速，经过扩散管段后会减小压力，这一过程会引起焓降并释放更多的热量，对于阀座和阀座安装孔来说会增大其承受的冲击力和热应力。长期在此种工况下工作会影响其金属特性，进而会影响阀座与安装孔的配合紧力，经过长周期的运行就会发生上述现象。

2.2 阀座与安装孔配合过盈量较小

阀座所处工况条件比较苛刻，如果设计的阀座配合过盈量不能满足工况条件的要求，那么在实际运行中阀座承受得紧力就会小于阀座所受蒸汽力，阀座就会产生振动，对阀座和安装孔会同时磨损，经过长周期的运行就会发生上述现象。

3 故障处理措施

处理此类故障由于现场操作难度比较大，一般选择返厂处理，但由于整个阀体是焊接在主蒸汽管道上的，将阀座返厂装配不仅在检修成本上比较高，且在计划检修工期上不允许，于是制定了现场缺陷处理措施。

3.1 阀座安装孔处理

（1）由于阀座变形及阀座安装孔严重磨损，决定对阀座进行破坏性取出，采用气刨割把将阀座取出。（2）拆卸后安装孔已成一个不规则的椭圆且深度有所增加，决定对阀座进行打磨后进行补焊，焊接工艺咨询上汽厂家采用ERNiCr-3焊材，先预热后施焊，再采用保温棉包裹自然冷却。（3）对安装孔进行加工，采用定制的专用镗孔机利用阀体结合面法兰进行中心定位，以确保安装孔的中心符合要求。加工过程中调整刀头只能从主汽阀进汽孔进入，要保证加工精度操作难度极大，安装孔的直径和深度只能根据阀座直径和测算标高进行初步加工，同时，对安装部位的底孔直径扩至150 mm，消除其起到的节流作用。安装的加工尺寸如表1所示。

表1 阀座安装孔加工尺寸/mm

（4）安装孔加工的尺寸确定后，据此进行阀座的精加工，由于新阀座直径比安装孔小，且底孔标高与测算的有所偏差，决定对阀座的外圆和底部进行焊接，再对其进行精加工，这样就能保证阀座与安装孔的过盈量在0.25～0.30 mm范围，比设计值0.19～0.23 mm增加0.05 mm。阀座的安装标高在加工尺寸如表2所示。

表2 阀座安装加工尺寸/mm

（5）准备阀座的安装工作，采用专用的加持工具将阀座放入氮气冷却室中进行冷却，同时对阀体腔室采用烤把进行加热。每隔5 min测量阀座的收缩量和阀体的温度，收缩量应在0.25 mm以上，阀体温度应在300 ℃以上开始进行阀座的安装工作，才能保证阀座一次顺利安装成功。

（6）具备条件后由专人将阀座从主汽阀孔放入调阀孔处，再由专人从调阀法兰孔使用加长杆旋紧阀座，一次将阀座放入安装孔。待阀座冷却后将阀座专用加持工具取出，并注意不能掉入管道中。

（7）采用蓝油检查阀线合格后进行回装。测量阀门行程如表3所示。

表3 测量阀门阀座安装前后对比/mm

4 结语

这次阀门缺陷的处理，不仅节约了经济成本，还在计划的检修工期内完成，设备投运后运行稳定，消除了设备重大隐患，为机组的安全运行提供了保障。