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高壓調(diào)節(jié)閥門桿松脫的原因分析和對策
發(fā)布于：2019/10/25 14:20:52 點擊量：244
1、情況介紹：河北西柏坡發(fā)電有限責任公司裝機容量為4×300MW、哈汽N300-16.7/537(538)/537(538)、亞臨界、單軸、凝汽式汽輪機，高壓缸進汽由兩個高壓主汽門和六個高壓調(diào)節(jié)門(簡稱高調(diào)門)控制，高調(diào)門運行方式根據(jù)負荷大小采用單閥或順序閥。其中#1機組1993年12月投產(chǎn)，歷經(jīng)3次大修、6次小修，末次大修時間為2002年10月。
2、事件起因
2.1、2002年10月#1機組大修，#4高調(diào)門解體發(fā)現(xiàn)門桿頭部(此處無螺紋，但加工有止動橫銷孔，ф12mm，L=120mm)發(fā)生橫向斷裂。因止動橫銷(簡稱橫銷)未脫出，所以#4高調(diào)門大修前運行穩(wěn)定，未見異常。
2.2、門桿頭斷裂的原因分析
2.2.1、受力。長期運行中蒸汽對門桿產(chǎn)生軸向周期性激振力，門桿頭部以及連接螺紋部分容易產(chǎn)生疲勞損壞
2.2.2、加工工藝。門桿頭橫銷孔采用鉆孔后再鉸孔加工而成，孔邊緣呈現(xiàn)刀鋒狀，形成典型的應力集中點，裂紋一旦形成后就會迅速發(fā)展為斷裂。
2.2.3、材質(zhì)。門桿材質(zhì)2Cr12NiMoWV，工作于高溫下，為增加其抗高溫氧化能力，表面進行了特殊的滲氮處理，形成一層厚約0.5mm的氮鐵化合物，其硬度、耐磨性、抗氧化性大大增加，相應的脆性增大，韌性降低。
2.2.4、裝配工藝不當。
哈汽廠高調(diào)門裝配圖工藝要求：冷態(tài)安裝，門桿旋入導向套內(nèi)，需要對門桿施加152N*M的扭力，然后裝入橫銷。即要求冷態(tài)安裝后門桿與導向套完全緊力接觸，禁止留有間隙。熱態(tài)運行時，由于門桿被包在導向套內(nèi)部，溫度高于導向套，其軸向線性膨脹量大于導向套，上述緊力配合依然能得到保證。因此門桿熱態(tài)運行時，門桿受到蒸汽的軸向激振力，此力會直接傳遞至導向套，從而使門桿的連接螺紋不受激振力的作用，因為連接螺紋部位是更易發(fā)生損壞的應力集中點，這樣就防止了螺紋的疲勞損壞。實際情況并非如此，6個高調(diào)門不同程度存在不符合技術要求的現(xiàn)象，即冷態(tài)時回裝門桿，施加152N*M扭力矩后，門桿橫銷孔與導向套橫銷孔發(fā)生了錯位現(xiàn)象，橫銷無法順利裝入。為了能順利安裝橫銷，必須要將門桿輕微旋退，如果按照橫銷孔錯位2mm、門桿連接螺紋為M50*2計算，門桿需要退出約0.025mm，即門桿頭與導向套存在0.025mm的間隙，這又不符合技術要求的緊力配合。如果檢修人員忽視了裝配技術要求，圖省力而草率地安裝，就會留下安全隱患。
橫銷孔錯位的兩個主要原因：a 零部件出廠時加工尺寸未達到技術精度要求； b
門桿長期運行于高溫、受力狀態(tài)下，連接螺紋受拉應力、壓應力、振動疲勞破壞和高溫氧化等影響，表面產(chǎn)生變形、缺損，裝配間隙隨之發(fā)生變化。
2.2.5、橫銷變形。橫銷受力后產(chǎn)生輕度彎曲變形，檢修時未予更換，強行安裝時由于不同心橫銷對銷孔邊緣產(chǎn)生較大的擠壓力，銷孔邊緣受力狀態(tài)進一步惡化，開裂的可能性急劇增大。
2.2.6、沖擊應力。機組在大小修后期經(jīng)常做DEH混防試驗、大聯(lián)鎖試驗、開機時做超速試驗以及運行中緊急停機，高調(diào)門都會在0.3～0.5秒內(nèi)迅速關閉，設計上由于高調(diào)門門桿與閥碟之間不存在(如高壓主汽門閥芯內(nèi)部安裝的)緩沖彈簧結構，使得門桿受到多次強烈撞擊，門桿頭的沖擊應力尤為嚴重，進一步加劇了橫銷孔的裂損。
3、對策：更換新門桿。鑒于舊導向套的橫銷孔如果再次打孔有可能內(nèi)徑被鉆頭擴大或鉆頭跑偏使橫銷孔作廢，導致橫銷的裝配尺寸不符合要求，決定重新加工橫銷孔，位置在原孔下方20mm處，新門桿與導向套冷態(tài)安裝后鉆孔加工一次完成。
4、事件的發(fā)展
4.1、2003年4月8日，運行人員發(fā)現(xiàn)#1機#4高調(diào)門就地閥門有開度(主控監(jiān)視屏幕顯示LVDT閥門開度反饋有指示)，關閉指令發(fā)出后閥門卻無響應，懷疑執(zhí)行機構的伺服閥發(fā)生故障，要求檢修人員處理。機檢人員關閉進油截止門，發(fā)現(xiàn)油動機并不隨之關閉，再打開快速卸載閥卸油，油動機仍然不關閉，當檢查汽側執(zhí)行機構時意外發(fā)現(xiàn)#4高調(diào)門門蓋上有一根銷子，確認門桿與導向套的橫銷脫出，門桿發(fā)生自旋轉后脫離導向套向下運動關閉進汽。
4.2、原因分析
4.2.1、橫銷安裝后必須在橫銷孔兩端用樣沖封鉚，由于門桿套的材質(zhì)硬度高，封鉚困難，封鉚點變形量小，未能起到很好的封堵作用。
4.2.2、橫銷長度與銷孔的長度相差無幾，封鉚余地小，造成封鉚困難。假如橫銷長于銷孔，則無法封鉚。
4.2.3、導向套銷孔周圍因多次封鉚拆卸，邊緣母材缺損較多，封鉚困難。
4.2.4、關鍵原因是在原裝配設計中，導向套銷孔被其兩側杠桿臂夾持，即從外側觀察銷子，由于杠桿臂的遮蓋，只能看到橫銷截面的一半，其設計思路可以理解為當銷子因各種原因產(chǎn)生松動并企圖向一側移動時，在移動很小的位移后就會碰頂?shù)礁軛U臂而停止。大修中重新加工的銷橫孔由于整體下移20mm，橫銷恰恰脫離了杠桿臂的保護，運行中橫銷能夠順利脫出并導致閥桿下移關閉汽門。
5、處理步驟
5.1、機組保持運行狀態(tài)、單閥運行方式，負荷限制在220MW以下，關閉#4高調(diào)門油動機進油截止門，切斷油路。
5.2、拆除油動機與杠桿臂的聯(lián)結銷子，先用千斤頂支起杠桿臂，并在蓄壓彈簧下部間隙內(nèi)塞入合適的墊塊(方鋼)。
5.3、拆下拉彈簧，再撤去千斤頂，拆卸杠桿臂與導向套以及后支座的聯(lián)結銷子，拆下杠桿臂，使導向套完全裸露。
5.4、由于閥蝶在關閉狀態(tài)，閥前后存在巨大的蒸汽壓力差，閥蝶被緊緊壓在底口上，門桿也不會輕易運動，這時順時針旋轉導向套直至銷子孔對位，回裝銷子并電焊封點牢固，恢復其余的聯(lián)結。
5.5、嚴密監(jiān)視負荷變化，打開油動機進油截止門，#4高調(diào)門投入運行，撤去蓄壓彈簧下部的墊塊。
6、反思
6.1、檢修人員對設備的結構及原理必須要有全面的理解和掌握，要求具體到每一個細節(jié)問題。任何對設備(尤其是進口或引進國外技術生產(chǎn)的產(chǎn)品)的更改或者變動都必須經(jīng)過專業(yè)技術人員的論證后才能進行，任何未經(jīng)過技術論證的行為都會付出不應有的代價。
6.2、完善的高調(diào)門檢修工藝是保證其長期安全運行的前提條件，其中人員素質(zhì)占有主導地位。進一步加強檢修人員的技術培訓工作，提高整體的技能水平，應是目前的重要關注點，只有這樣才能確保設備的檢修質(zhì)量。
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