安防之家讯：5　汽轮机配汽机构
超临界压力汽轮机的配汽系统的主要部件由高压缸和中压缸的主汽阀和调节阀、中压缸的排汽阀及连接管道组成。在伊敏电厂的运行实践中，由于汽轮机配汽机构在超临界参数下长期运行，出现高压主汽阀及高压调节阀卡涩、高压调节阀执行机构弹簧振动、高压调节阀门振动等现象。
高压主汽阀和调节阀产生卡涩的主要原因：一是在长期运行过程中阀杆在高温下氧化皮增厚使阀杆与阀套间隙变小导致卡涩引发阀门不能正常开启或关闭；二是阀门的弯曲值超标，阀杆与阀套局部磨擦导致卡涩；三是在阀门尤其是主汽阀长期在全开位工作时在高温作用和液压驱动力作用下阀杆内产生很大的拉伸力，在止推面上产生很大的接触应力，这样可能会使阀杆产生塑性变形，阀门活动部分与静止部分产生扩散性摩擦烧伤，这种损伤可以使阀头落至阀座止推块之前就被卡住造成卡涩。在汽轮机工作时，应周期性地来回缓慢移动主汽阀，缓慢移动主汽阀的主要目的是使阀头从上部止推平面脱离，制止零件扩散性摩擦烧伤的情况发生。同时对于阀门门杆在大修重要监察门杆弯曲度，并对门杆的氧化皮增厚程度进行检查，门杆的渗氮层的硬度也要进行校核。
高压调节阀执行机构弹簧振动与高压调节阀门振动原因相同，其主要原因是在阀门开启到一定开度下，以及蒸汽经阀门的流速大于音速的一半时，阀门将经受强烈的振动载荷，这是由于汽流在阀后引起紊流所造成的。在阀后汽流是不稳的，甚至局部失压，直接在阀碟底部下面由于阴影效应而形成相对失速。不稳定压力场同蝶阀相互作用引起高频脉冲，阀的脉冲作用到自身的阀杆上，产生变向应力，引起阀杆的纵向和横向变形，产生振动，这时，最大的危险是来自干扰力的频率同阀杆自身频率重合，这将导致阀杆快速疲劳而断裂。实际上，在伊敏电厂2004年12月7日发生的#1机组#1高调门脱落事件，就是此原因引发，按设计阀门应能够承受汽流产生的力，但在检查中发现，高压调节门在系统改造后，汽门门杆与油动机连接件存在间隙（3mm-4mm），使得门杆撞击油动机连接件的力量加大，门杆受拉伸应力的程度也就加大，门杆受损严重，导致了严重的后果。同时阀门的振动通过阀杆和油动机传动杆传到弹簧处，使得弹簧发生振动异音。此外，阀门在开启过程中，作用在阀杆上的力会改变自己的方向，在达到某一位置时，沿阀杆轴向作用在阀杆上的蒸汽综合力为零，但这时阀头和阀杆不是对等卸荷的，这种由于作用力方向变化而达到的平衡状态通常是在阀门行程达40-50全行程时发生的。这时，虽然均衡作用力为零，但阀门沿位移的力的导数不为零，而有相当大的数值，根据位移的力的导数当量于弹簧的刚度，在此弹簧上挂有阀门零件并产生摆动，造成弹簧振动。对力的平衡可理解为阀门抬起机构的外部连接部分与驱动部分此时已卸荷了，但在阀杆止推推快上作用着阀杆与相对阀杆有移动可能的零件间的封闭力，此作用力不可能小于阀杆推开力，这时阀的平衡是不稳定的，甚至汽流压力稍有变化就能引起阀门的移动。研究结果表明，阀门在此位置时有纵向振动，其频率为400-600Hz，这对零件有损害。针对阀门可能发生的这些问题，在阀门出厂前应进行空气动力试验，试验合格的阀门才能应用在现场，在安装时也应考虑调门后管道特性，各连接件的间隙也应符合工艺要求。
6　主要检修策略介绍
6.1　易冲刷部分的管道周期性测厚检查
伊敏电厂利用机组大、小修期间，对易冲刷部分管道进行测厚检查，根据现场实际情况和几年来积累的经验确定检查周期，冲刷严重部位每年检测一次，其他部位进行常规检查，在一个大修期内（四年内）做到全部检查一遍，为防止管道泄漏做到心中有数。检查的重点部件是：（1）锅炉受热面经常受机械和飞灰磨损部件（如穿墙管、悬吊管、管卡处管子和省煤器、水平烟道内过热器上部管段、卧式布置的再热器等）；（2）易因膨胀不畅而拉裂的部位（如水冷壁四角管子、燃烧器喷口和孔、门弯管部件的管子、工质温度不同而连在一起的包墙管、包烟、风道滑动面联接处的管子等）；（3）受水力或蒸汽吹灰器的水（汽）流冲击的管子及水冷壁或包墙管上开孔装吹灰器部位的近邻管排；（4）屏式过热器、高温过热器和高温再热器等有经常超温记录的管排。检查的重点项目是：（1）包墙过热器鳍片焊口咬边及顶棚过热器对接焊口检查；（2）一、二级屏式过热器、末级过热器内圈吹灰器附近磨损部位；（3）炉外小管一次门前焊口、弯头磨损检查；（4）检查低温再热器悬吊管根部是否有异常情况。
6.2　材质选用及焊接要求及金属检验要求
超临界机组高压蒸汽管道、过热器、再热器、水冷壁、联箱等部件的工作条件相对较为苛刻，对材料要求也比较的严格，其常见的典型失效机制最主要表现为蠕变、疲劳、腐蚀和磨损等。因此，机组用热强钢应满足以下几个基本方面的要求：（1）500~600℃的工况下应具有足够高的高温蠕变强度、持久强度和热疲劳强度；（2）具有良好的高温组织稳定性；（3）具有良好的高温抗氧化性，耐腐蚀性；（4）具有良好的冷加工性能和焊接性能。
伊敏电厂机组材质规格复杂，锅炉一级屏式过热器材质为12Cr1MoV，二级屏、三级屏材质为12Cr18Ni12Ti，二级对流过热器、二级对流再热器材质为12Cr18Ni12Ti，水冷壁材质为12Cr1MoV，一级对流再热器材质为12Cr1MoV，一级对流过热器材质为12Cr1MoV，省煤器材质为CT20。珠光体耐热钢(12Cr1MoV)的焊接特点：由于含有一定量的铬和钼以及其他一些合金元素，在焊接热影响区具有较大的淬硬倾向，焊后在空气中冷却时，易产生冷裂纹。奥氏体不锈钢(12Cr18Ni12Ti)的焊接特点：易产生晶间腐蚀和焊接热裂纹。焊接要求：由于机组本身特点，温度高、压力大，所以伊敏电厂对焊接工艺要求非常严格。按照《火力发电厂焊接技术规程》规定，施焊前对焊件打光谱进行材质鉴定，避免材质错用；根据焊件材质正确选用焊接材料；施焊部件坡口两侧20mm之内用角向打磨干净，露出金属光泽，坡口角度按规定在30℃~35℃之间，对口间隙1.5mm~2mm，钝边1mm左右；高压焊口全部采用全氩弧焊接（小径薄壁管）或氩弧打底电焊盖面（厚壁管）；施焊焊工持有相应项目的焊接合格证。焊接结束后进行检验，如有返口，工艺同上。焊工班组建立焊接工艺卡，焊工施焊前填写工艺卡，时间、部件名称、焊工姓名，作为永久资料保存。常规焊口焊接时按照焊接工艺卡制定的工艺进行焊接，重要部件焊接时由焊接工程师编写焊接及热处理方案，经生产副厂长批准后进行焊接，并进行全过程监督，防止焊工因各种原因出现违反焊接工艺现象。金属检验按照《火力发电厂金属技术监督规程》规定的周期和数量进行检验。大小修过程中所有新焊高压焊口全部进行检验，原有焊口按照规程规定数量进行检验，以确保机组安全稳定运行。
6.3　超临界阀门严密性的重要性及检修对策
针对超临界阀门泄漏原理不同，分别采取相应的检修策略。
汽机主汽疏水门、高加疏水门检修时提高工艺，确保密封面达到规程标准；机组启动后加强该类型阀门的监视，发现有内漏迹象，及时摇严；选用高质量的最小流量阀，阀门密封副上方加装专用的迷宫降压片结构，介质在迷宫片内逐级降压，避免汽蚀；选用高质量的电动截止阀，并且阀门开关控制采用力矩开关，如果只能实现限位开关，当阀门电动关闭后，及时手动将阀门摇严，保证零泄漏。经过选型采用美国CCI的最小流量阀后，得到了较好的效果。锅炉主汽减温水调节门进行改造，采用迷宫式调节阀，其结构特点如下：⑴迷宫式调节阀的芯包采用平稳节流降压原理，强制流体通过转角弯道从而限制流体流出芯包后的流速，使得出口压力平稳下降，使流道收缩面后的压力始终在汽化压力之上，从而避免了汽蚀现象发生，消除了阀瓣和阀座的损伤；⑵芯包盘片出口采用围堰盘片结构设计，均匀阀瓣周围压力，保持阀瓣对中，上层盘片与下层盘片出口处流体相互作用，降低流体流动速度，避免了最下层盘片出口处流体对阀座的冲刷，从而消除了高压流体对阀门可能造成的破坏；⑶迷宫式调节阀在阀瓣上设计有对称孔通过上部装有的平衡密封圈来隔离调节阀进出口压差。由于阀瓣上的平衡孔平衡了阀瓣上下的压力，这对传动机构的提升力大大降低，从而降低执行器的扭矩，延长了传动机构的寿命。另外，采用迷宫式芯包改变了高压、高速的流体直接作用于盘根之上，减小了盘根在工作或非工作条件下的的受力情况，延长了盘根的使用周期；⑷做好检修维护。利用各种检修机会对阀门的盘根，传动机构进行详细的检查，通过时间的累积，掌握各种阀门传动机构的运行周期、盘根使用周期，进行定期检查、检修。对于俄供500MW机组来说，启动后对阀门法兰盘，盘根螺栓进行“热紧”非常重要，一般在给水升压到10Mpa左右进行。此阶段由于介质温度的不断升高，相应产生膨胀和间隙，这时候进行螺栓紧固将延长阀门的运行周期，提高了阀门的运行可靠性。
7　结束语
经过多年的运行实践，伊敏电厂对俄制500MW超临界机组有了一定的认识，对于机组出现的一些问题进行了摸索，并制定了一些解决措施，大部分问题得到了解决。但是，由于我们的技术水平所限，对于一部分问题目前仍然处于摸索阶段，需要不断借鉴国内超临界机组的先进经验，依托各级科研部门的技术支持，进一步管理好伊敏电厂的两台超临界机组。
8　参考文献
[1]《电厂金属实用技术问答》——中国水利水电出版社蒋玉琴主编
[2]《第九届全国电站焊接学术讨论会论文集》——中国电机工程学会电站焊接专业委员会
[3]《工程流体力学》——武汉水利电力大学许承宣主编
[4]《工业专用阀门选用手册》——机械工业出版社黄日新主编
[5]《超临界压力汽轮机文集》——吴爱中主编安防之家专注于各种家居的安防,监控,防盗,安防监控,安防器材,安防设备的新闻资讯和O2O电商导购服务，敬请登陆安防之家：http://anfang.jc68.com/