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高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)桿松脫的原因分析和對(duì)策
發(fā)布于：2019/10/25 14:20:52 點(diǎn)擊量：256
1、情況介紹：河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司裝機(jī)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(jī)，高壓缸進(jìn)汽由兩個(gè)高壓主汽門(mén)和六個(gè)高壓調(diào)節(jié)門(mén)(簡(jiǎn)稱(chēng)高調(diào)門(mén))控制，高調(diào)門(mén)運(yùn)行方式根據(jù)負(fù)荷大小采用單閥或順序閥。其中#1機(jī)組1993年12月投產(chǎn)，歷經(jīng)3次大修、6次小修，末次大修時(shí)間為2002年10月。
2、事件起因
2.1、2002年10月#1機(jī)組大修，#4高調(diào)門(mén)解體發(fā)現(xiàn)門(mén)桿頭部(此處無(wú)螺紋，但加工有止動(dòng)橫銷(xiāo)孔，ф12mm，L=120mm)發(fā)生橫向斷裂。因止動(dòng)橫銷(xiāo)(簡(jiǎn)稱(chēng)橫銷(xiāo))未脫出，所以#4高調(diào)門(mén)大修前運(yùn)行穩(wěn)定，未見(jiàn)異常。
2.2、門(mén)桿頭斷裂的原因分析
2.2.1、受力。長(zhǎng)期運(yùn)行中蒸汽對(duì)門(mén)桿產(chǎn)生軸向周期性激振力，門(mén)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(mén)桿頭橫銷(xiāo)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(yīng)力集中點(diǎn)，裂紋一旦形成后就會(huì)迅速發(fā)展為斷裂。
2.2.3、材質(zhì)。門(mén)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(jìn)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(yīng)的脆性增大，韌性降低。
2.2.4、裝配工藝不當(dāng)。
哈汽廠(chǎng)高調(diào)門(mén)裝配圖工藝要求：冷態(tài)安裝，門(mén)桿旋入導(dǎo)向套內(nèi)，需要對(duì)門(mén)桿施加152N*M的扭力，然后裝入橫銷(xiāo)。即要求冷態(tài)安裝后門(mén)桿與導(dǎo)向套完全緊力接觸，禁止留有間隙。熱態(tài)運(yùn)行時(shí)，由于門(mén)桿被包在導(dǎo)向套內(nèi)部，溫度高于導(dǎo)向套，其軸向線(xiàn)性膨脹量大于導(dǎo)向套，上述緊力配合依然能得到保證。因此門(mén)桿熱態(tài)運(yùn)行時(shí)，門(mén)桿受到蒸汽的軸向激振力，此力會(huì)直接傳遞至導(dǎo)向套，從而使門(mén)桿的連接螺紋不受激振力的作用，因?yàn)檫B接螺紋部位是更易發(fā)生損壞的應(yīng)力集中點(diǎn)，這樣就防止了螺紋的疲勞損壞。實(shí)際情況并非如此，6個(gè)高調(diào)門(mén)不同程度存在不符合技術(shù)要求的現(xiàn)象，即冷態(tài)時(shí)回裝門(mén)桿，施加152N*M扭力矩后，門(mén)桿橫銷(xiāo)孔與導(dǎo)向套橫銷(xiāo)孔發(fā)生了錯(cuò)位現(xiàn)象，橫銷(xiāo)無(wú)法順利裝入。為了能順利安裝橫銷(xiāo)，必須要將門(mén)桿輕微旋退，如果按照橫銷(xiāo)孔錯(cuò)位2mm、門(mén)桿連接螺紋為M50*2計(jì)算，門(mén)桿需要退出約0.025mm，即門(mén)桿頭與導(dǎo)向套存在0.025mm的間隙，這又不符合技術(shù)要求的緊力配合。如果檢修人員忽視了裝配技術(shù)要求，圖省力而草率地安裝，就會(huì)留下安全隱患。
橫銷(xiāo)孔錯(cuò)位的兩個(gè)主要原因：a 零部件出廠(chǎng)時(shí)加工尺寸未達(dá)到技術(shù)精度要求； b
門(mén)桿長(zhǎng)期運(yùn)行于高溫、受力狀態(tài)下，連接螺紋受拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、振動(dòng)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(xiāo)變形。橫銷(xiāo)受力后產(chǎn)生輕度彎曲變形，檢修時(shí)未予更換，強(qiáng)行安裝時(shí)由于不同心橫銷(xiāo)對(duì)銷(xiāo)孔邊緣產(chǎn)生較大的擠壓力，銷(xiāo)孔邊緣受力狀態(tài)進(jìn)一步惡化，開(kāi)裂的可能性急劇增大。
2.2.6、沖擊應(yīng)力。機(jī)組在大小修后期經(jīng)常做DEH混防試驗(yàn)、大聯(lián)鎖試驗(yàn)、開(kāi)機(jī)時(shí)做超速試驗(yàn)以及運(yùn)行中緊急停機(jī)，高調(diào)門(mén)都會(huì)在0.3～0.5秒內(nèi)迅速關(guān)閉，設(shè)計(jì)上由于高調(diào)門(mén)門(mén)桿與閥碟之間不存在(如高壓主汽門(mén)閥芯內(nèi)部安裝的)緩沖彈簧結(jié)構(gòu)，使得門(mén)桿受到多次強(qiáng)烈撞擊，門(mén)桿頭的沖擊應(yīng)力尤為嚴(yán)重，進(jìn)一步加劇了橫銷(xiāo)孔的裂損。
3、對(duì)策：更換新門(mén)桿。鑒于舊導(dǎo)向套的橫銷(xiāo)孔如果再次打孔有可能內(nèi)徑被鉆頭擴(kuò)大或鉆頭跑偏使橫銷(xiāo)孔作廢，導(dǎo)致橫銷(xiāo)的裝配尺寸不符合要求，決定重新加工橫銷(xiāo)孔，位置在原孔下方20mm處，新門(mén)桿與導(dǎo)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(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)#1機(jī)#4高調(diào)門(mén)就地閥門(mén)有開(kāi)度(主控監(jiān)視屏幕顯示LVDT閥門(mén)開(kāi)度反饋有指示)，關(guān)閉指令發(fā)出后閥門(mén)卻無(wú)響應(yīng)，懷疑執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服閥發(fā)生故障，要求檢修人員處理。機(jī)檢人員關(guān)閉進(jìn)油截止門(mén)，發(fā)現(xiàn)油動(dòng)機(jī)并不隨之關(guān)閉，再打開(kāi)快速卸載閥卸油，油動(dòng)機(jī)仍然不關(guān)閉，當(dāng)檢查汽側(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)意外發(fā)現(xiàn)#4高調(diào)門(mén)門(mén)蓋上有一根銷(xiāo)子，確認(rèn)門(mén)桿與導(dǎo)向套的橫銷(xiāo)脫出，門(mén)桿發(fā)生自旋轉(zhuǎn)后脫離導(dǎo)向套向下運(yùn)動(dòng)關(guān)閉進(jìn)汽。
4.2、原因分析
4.2.1、橫銷(xiāo)安裝后必須在橫銷(xiāo)孔兩端用樣沖封鉚，由于門(mén)桿套的材質(zhì)硬度高，封鉚困難，封鉚點(diǎn)變形量小，未能起到很好的封堵作用。
4.2.2、橫銷(xiāo)長(zhǎng)度與銷(xiāo)孔的長(zhǎng)度相差無(wú)幾，封鉚余地小，造成封鉚困難。假如橫銷(xiāo)長(zhǎng)于銷(xiāo)孔，則無(wú)法封鉚。
4.2.3、導(dǎo)向套銷(xiāo)孔周?chē)蚨啻畏忏T拆卸，邊緣母材缺損較多，封鉚困難。
4.2.4、關(guān)鍵原因是在原裝配設(shè)計(jì)中，導(dǎo)向套銷(xiāo)孔被其兩側(cè)杠桿臂夾持，即從外側(cè)觀(guān)察銷(xiāo)子，由于杠桿臂的遮蓋，只能看到橫銷(xiāo)截面的一半，其設(shè)計(jì)思路可以理解為當(dāng)銷(xiāo)子因各種原因產(chǎn)生松動(dòng)并企圖向一側(cè)移動(dòng)時(shí)，在移動(dòng)很小的位移后就會(huì)碰頂?shù)礁軛U臂而停止。大修中重新加工的銷(xiāo)橫孔由于整體下移20mm，橫銷(xiāo)恰恰脫離了杠桿臂的保護(hù)，運(yùn)行中橫銷(xiāo)能夠順利脫出并導(dǎo)致閥桿下移關(guān)閉汽門(mén)。
5、處理步驟
5.1、機(jī)組保持運(yùn)行狀態(tài)、單閥運(yùn)行方式，負(fù)荷限制在220MW以下，關(guān)閉#4高調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止門(mén)，切斷油路。
5.2、拆除油動(dòng)機(jī)與杠桿臂的聯(lián)結(jié)銷(xiāo)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(dǎo)向套以及后支座的聯(lián)結(jié)銷(xiāo)子，拆下杠桿臂，使導(dǎo)向套完全裸露。
5.4、由于閥蝶在關(guān)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(mén)桿也不會(huì)輕易運(yùn)動(dòng)，這時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向套直至銷(xiāo)子孔對(duì)位，回裝銷(xiāo)子并電焊封點(diǎn)牢固，恢復(fù)其余的聯(lián)結(jié)。
5.5、嚴(yán)密監(jiān)視負(fù)荷變化，打開(kāi)油動(dòng)機(jī)進(jìn)油截止門(mén)，#4高調(diào)門(mén)投入運(yùn)行，撤去蓄壓彈簧下部的墊塊。
6、反思
6.1、檢修人員對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及原理必須要有全面的理解和掌握，要求具體到每一個(gè)細(xì)節(jié)問(wèn)題。任何對(duì)設(shè)備(尤其是進(jìn)口或引進(jìn)國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品)的更改或者變動(dòng)都必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的論證后才能進(jìn)行，任何未經(jīng)過(guò)技術(shù)論證的行為都會(huì)付出不應(yīng)有的代價(jià)。
6.2、完善的高調(diào)門(mén)檢修工藝是保證其長(zhǎng)期安全運(yùn)行的前提條件，其中人員素質(zhì)占有主導(dǎo)地位。進(jìn)一步加強(qiáng)檢修人員的技術(shù)培訓(xùn)工作，提高整體的技能水平，應(yīng)是目前的重要關(guān)注點(diǎn)，只有這樣才能確保設(shè)備的檢修質(zhì)量。
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