天野集團汽輪發電機組的透平是采用西門子技術,由杭州汽輪機廠制造,屬于抽汽冷凝式汽輪機。汽輪發電機組型號為:EHNK40/45/60,額定功率為:16750KW,主氣壓力為10MPa,抽汽壓力為:3700KPa~4300KPa。1997年正式投產到2001年5月30日,汽輪發電機組因抽汽調節閥問題,停車大約30多次,給公司造成重大經濟損失。為此公司多次組織事故分析并進行技改,本文就事故現象、技改及技改效果作出評價和分析。
2抽汽調節閥出現問題的現象
2.1汽輪發電機組投抽汽后,經常出現閥桿逆時針快速旋轉,造成閥桿的填料漏汽嚴重,閥桿卡澀,關節軸承及閥桿本體多次斷裂。閥桿轉動,說明閥頭也是轉動的,并造成閥頭底部的定位螺母上部的彈性墊片嚴重磨損,使閥移位,閥頭掉。
2.2機組投抽汽后,油動機、閥體劇烈震動,且閥位波動大,發電量波動大、抽汽壓力不穩,造成3.9MPa管網壓力不穩,后續工???波動。
2.32001年上半年,在退抽汽時,連續幾次出現調節閥回關,而“WOODWARD505”調速器顯示LP閥(抽汽調節閥)閥位全開,為99.98%,ND(低壓二次油壓)為0.45MPa,現場LP閥處于全關位,抽汽壓力快速上升到4600KPa,抽汽**閥(其設定值為4.5MPa)起跳,3.9MPa管網(汽輪發電機抽汽供3.9MPa管網)的排空PIC-706開,主汽閥開度增大到83%(原來為65%),而發電量突然大量下降到5000KW,造成SX管網(10MPa管網)壓力快速下降.高壓鍋爐為此超負荷運行,經緊急處理無法使LP閥打開,只得打閘停機。
3抽汽調節閥出現問題的原因分析
3.1抽汽調節閥入口蒸汽不均勻,使閥頭受力不平衡,造成閥頭逆時針快速旋轉,出現填料嚴重磨損,漏汽嚴重,閥材卡澀,關節軸承、閥桿斷裂,導致閥頭定位螺母及其上部彈性墊片磨損嚴重,閥頭掉,閥位波動。同時,造成閥體油動機劇烈振動,出現閥桿、關節軸疲勞斷裂。
3.2蒸汽在閥頭的蒸汽管口形成渦流,造成閥頭油動機劇烈振動,出現閥頭和閥套的配合間隙因磨損而增大,結果使閥頭上腔壓力成倍增加。
3.3閥頭與閥套的配合間隙因磨損、汽流沖刷而增大,出現漏汽量增加,閥頭上腔的壓力增大。閥頭上腔泄汽孔相對變小,泄汽量低于漏汽量,這樣,閥頭上部壓力遠大于下部壓力,而油動機的提升力遠小于閥頭上部蒸汽壓力,出現閥頭表皮頂部到全關位,抽汽壓力快速升高,其**閥起跳,抽汽量猛增,PIC-706排空開,SX管網壓力快速下降。抽汽調節閥表皮頂部全關,切斷進入低壓缸的進汽,發電量突然大量下降,為了設備**、只得緊急停機。
3.4主汽壓力相對過高,造成SX管網壓力高選控制閥PIC-736經常開,出現3.9MPa壓力高(PIC-736減壓汽到3.9MPa管網),使抽汽調節閥閥位變化頻繁,變化范圍大,工況不穩,這是外因。
4抽汽調節閥的技術改造方法
技改以前,汽輪發電機組因抽汽調節閥問題,連續運行時間*長是29天,平均20天。剛開始,采取的辦法是加粗閥桿,調整閥關節固定間隙,但都失敗了。2001年3月份,經認真分析,找到了準確的原因,采取了有效的技術改造,用*小的經濟投入,*終基本解決了問題。下面就是技術改造的方法。由附圖A、B、C、D表示四種改造方法。
4.1在閥上增加防轉定向銷,左右各一個,銷子材料是12CMoV,銷子長45mm,是l2的圓柱銷。在閥頭相應加開二只導向槽,導向槽深度14mm。增加防轉銷,從根本上消除閥頭由蒸汽產生的不平衡力,使閥頭只隨工況(負荷,抽汽)的變化而變化,閥頭只能上下移動,不能轉動、振動。此改造方法可參看附圖A。
4.2在閥套上加焊緩流均汽網,使汽流均勻作用在閥頭上,同時,降低汽流的流速,減少渦流,這樣,閥頭受蒸汽作用力盡可能平衡,消除閥頭旋轉、振動。這一改造方法是**種改造方法的補充,由附圖B可見。
4.3閥頭、閥套間隙間磨損而增大,為了保證其間隙符合設計要求,由廠家按照原設計圖紙加工了一套新閥頭、閥套。改造是在新加工的備件上進行的。新加工的備件,其間隙很小,漏汽量就比較小,閥頭上腔汽壓就相對減小,閥頭表皮頂部全關閉的因素,也就減少了。新加工的閥頭上沒有*小流量孔,為完善其作用,補開了兩個Ф8的孔,孔的位置由附圖C可知。
4.4增加閥頭上腔泄汽孔數目。原設計閥頭上腔泄汽、泄壓孔是2個(Ф6孔,現在對稱增加2個。這就從根本上解決了因閥頭與閥套存在間隙或間隙因磨損沖刷增大,漏汽量增大的問題。增加孔的目的是把漏汽完全排泄,使閥頭上下壓力平衡,也就不會出現閥頭上腔壓力高的可能,更不可能造成閥頭表皮頂部全關閉。由附圖D可知此改造點。
4.5PC-736是SX管網高選的控制閥,SX管壓高時,就由PC-736減壓到3.9MPa管網。而汽輪發電機的抽汽是供3.9MP管網的,正常時3.9MPa網管完全由抽汽來供的。以前運行中經常出現因SX抽汽。使其抽汽調節閥開關頻繁,造成了閥位不穩,發電量波動,并威脅設備的**。現在把PC-736的高選設定值由原來的10.2MPa提高10.5MPa,既能保證抽汽調節閥的穩定,又能保證改造后的防轉銷受到盡可能少的磨損。
5抽汽調節閥技術改造后的效果
汽輪發電機組的抽汽調節閥經上述技術改造后,經過*初兩個月的運行觀察,基本上達到了理想的效果。經改造投抽汽后,抽汽調節閥工作穩定,閥桿不轉,閥體、油動機振動很小,填料沒有漏過,閥桿沒有斷過(閥桿是原設計的閥桿,沒有加粗),閥頭的定位螺母及其上部的彈性墊片也沒磨損,閥位定位沒變,發電量波動很小,閥頭也沒掉過。因后續工號及其他問題,多次投退抽汽,抽汽調節閥也沒出現表皮頂部全關。因其他問題,汽輪發電機組停車時,拆開抽汽調節閥進行檢查,技術改造后加的防轉銷、導向槽幾乎沒有磨損。第三月,因外界原因減少了發電量,但發電量仍可達到650萬度。此后每月發電量都在850~950萬度。通過近三年的正常運轉說明,抽汽調節閥事故原因分析正確,技術改造方法得當,經濟投入小,解決了抽汽調節閥長期存在的問題,保證了公司全部內用電的供應。并在六次電網大面積停電的情況下,保證了生產的正常運行,為公司創造了可觀的經濟效益。