600MW亚临界机组高压调节阀十字头锥套连接螺栓脱落造成调节阀卡涩的原因分析及处理措施获奖科研报告

600MW亚临界机组高压调节阀十字头锥套连接螺栓脱落造成调节阀卡涩的原因分析及处理措施获奖科研报告摘

要：陕西府谷电厂是开发建设陕北煤电基地向华北地区送电的重要项目，也是“西电东送”北线方案的重要组成部分。府谷电厂工程对于缓解东部地区能源资源、交通运输、节能环保等压力，提高能源安全保障能力，具有十分重要的作用，符合建设“煤电一体化”的能源政策，符合国家“西电东送”、“西部大开发”的发展战略。同时建设本工程可充分发挥当地资源优势，带动地方经济的发展，创造良好的经济效益，因此，本电厂在设备的选择和平时的作业上要求也甚是严格。而东方汽轮机厂生产的NZK600-16.7/538/538型汽轮机运行中发生高压调节阀阀杆十字头锥套连接螺栓松脱造成调门卡涩，对电厂的安全稳定和经济运行造成影响，本文主要介绍该型号汽轮机高压调节阀（图号D600B-271000A）在运行中发生高压调节阀阀杆十字头锥套连接螺栓松脱造成调门卡涩的原因分析，处理改造方案及如何提高重要主机设备可靠性。

关键词：汽轮机高压调节阀螺栓锥套十字头

1设备概况

府谷电厂汽轮机为亚临界、中间再热、单轴三缸四排汽、冲动凝汽式、直接空冷，型号：NZK600-16.7/538/538，设计额定功率为600MW，最大连续出力为640.8MW。机组采用全电调控制的复合配汽方式，设有四个高压调节阀，调节阀采用四阀系统，四只高压调节汽阀严格按照预定的程序执行启闭、升程关系。高压调节阀的作用是当外界负荷改变时，及时调节进入汽轮机的蒸汽流量，使机组满足外界负荷变化的需求，从而达到调频的目的，当机组故障时能迅速切断进入汽轮机的蒸汽，使汽轮机不发生超速。

按照高压调节汽阀图纸装配要求，阀碟的实际工作行程为57.15±3（#1、#2、#4）因不便测量，改为测限位行程：76.59±3mm（#1、#2、#4）代替、预启阀行程5mm;阀碟的实际工作行程为50.8±3（#3）因不便测量，改为测限位行程：86.25±3mm（#3）代替、预启阀行程5mm。門杆与门杆套直径间隙0.37～0.42mm（#3），0.39～0.44mm（#1、#2、#4）。阀碟与套筒直径间隙0.38～0.43mm（#3），0.357～0.387mm（#1、#2、#4）。

2故障发生

2020年01月10日01点13分机组负荷：467MW，运行人员发现#1机#1高调门指令：50%，反馈：52.7%，指令与反馈偏差大报警，立即汇报值长，联系热工检修人员到位后，将#1高调门解除自动手动进行开关调门，调门开度在52.7%开度以上时指令与反馈跟踪一致，开度在52.7%以下时反馈不跟随指令，初步判断为#1高调门发生卡涩。

2020年01月12日16：00汽机专业办理工作票，将#1高调门操纵座拆除，发现阀杆与十字头连接锥套螺栓5条脱落，掉落螺栓卡在十字头与阀盖之间，造成阀门卡涩无法关闭。

3原因分析

（1）螺栓紧固力矩不足。本文所述的高压调节阀阀杆提升装置结构为改进后设计（如图一），阀杆上端设计成一定角度的锥体，与锥形衬套配合为一体，用圆螺母牢固锁紧后再加装一带槽锁紧圆螺母将圆螺母锁死，防止圆螺母可能发生的松脱。完成上述装配工作后将锥衬套连同阀杆装入十字头并用10条M18×80（GB5782G-86）内六角园柱螺钉连接成一体。

本次阀杆与十字头连接锥套螺栓5条脱落，初步分析为螺栓未紧固到位。由于生产厂家没有具体的螺栓紧固力矩标准，紧固螺栓力矩受检修人员个人能力因素影响较大。

（2）螺栓止动垫片与螺栓孔径配合不当。通过对现场松脱的螺栓进行检查，发现螺栓止动垫片与螺栓孔径偏差均在1mm以上，怀疑螺栓止动垫片不能起到很好的止动作用。

（3）螺栓材质性能偏低。阀杆与十字头连接锥套螺栓材质为20Cr1Mo1VNbTiB，规格为M18×80。该螺栓材质的抗氧化性及持久、蠕变、松弛等性能较差，热脆性较低，长期高温条件下运行造成粗晶，冲击性能降低，容易出现松弛或脆性断裂。

4处理措施

（1）更换新螺栓并对六角头处采用点焊加固。本次更换全部10条螺栓，紧固后采取点焊加固的方式，防止其在运行中松脱，焊材选用NiCr-Fe3，每条螺栓对角点焊两处。

（2）规范装配工艺。将螺栓底孔进行清理，让螺栓可以手工轻松旋到底，然后进行装配，保证止口的合理间隙，并建议对该螺栓进行热紧，紧固力矩450-597Nm之间。

5注意事项及结束语

通过对600MW亚临界机组高压调节阀阀杆与十字头连接锥套连接螺栓松脱的原因分析及处理措施我们总结了以下几点注意事项：

（1）在日常设备管理中，严格执行定期工作标准并进行高调门活动试验，届时班组专责人及专工以上人员到岗到位，发现问题及时分析，早做处理。

（2）在电厂技术监督工作中，强化金属监督，积极开展汽轮机重要螺栓，在长期高温下运行时，寿命趋势分析与专题研究。加强与电科院、主机厂家，同类型发电企业技术交流，充分借鉴先进经验，切实发挥技术监督工作的超