背压机组调节汽阀阀杆断裂原因分析及防范对策

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1、背压机组调节汽阀阀杆断裂原因分析及防范对策刘建军（宝钢集团八钢有限公司能源中心热力分厂，新疆乌鲁木齐830022）【摘　要】调节汽阀作用是按照控制单元的指令来调节进入汽轮机的蒸汽流量大小，以使机组受控参数（功率或转速、进汽压力、背压等）符合运行要求。本文针对八钢公司热力厂背压发电机组调节汽阀阀杆断裂的情况，进行了全面的原因分析，并提出具体可行的防范对策，有效降低了调节汽阀阀杆断裂的问题。.jyqkPa，额定主汽温度为435℃，排汽压力为0.981MPa，机组最大进气量217t/h，背压压力调节范围为0.6～1.2MPa之间。汽轮机配汽主要有7只调节汽阀调整。背压机

2、组在正常运行过程中突然跳机，查后台综保装置显示“发变组故障非电量保护”动作跳机，当时机组电负荷为9Mo，符合GB8732-2004《汽轮机叶片用钢》标准要求。4　调节汽阀阀杆断裂原因分析阀杆断裂的原因是多方面的，通过常规检查排除了阀杆材质和性能原因，主要结合调节阀的运行情况、阀杆加工、应力集中等情况进行分析。3.1　应力集中高压调节汽门阀杆根部螺纹处的直径与阀杆相同，螺纹根部加工尖角较严重，此变截面处形成了较大的应力集中部位，这是阀杆从这一部位断裂的直接原因。从该机组南北断面情况来看，因背压机组运行工况变化频繁，长期在交变应力情况下运行，南侧阀杆率先出现裂纹，当完

3、全断裂后，北侧的阀杆因承受不住高调门阀梁加上7个阀芯大约在200～250kg的总质量，而突然折断。最终导致整组阀芯下落，机组跳机。3.2　阀杆共振因受新疆冬、夏两季热用户变化大的情况影响，背压机组在供暖期结束后就进入到低负荷状态下运行，高压调节汽门一直在较大的节流状态下工作。汽流进入高压调节汽门时在阀体内产生扰动，汽流通过汽阀受阻后形成漩涡。当汽流的脉动压力频率和阀杆的固有频率一致时，将产生共振。共振发生时阀碟会有强烈的横向和纵向振动，造成了阀杆的窜动、偏斜或旋转。该阀杆断裂前机组保持低负荷运行时间长达六个月之久，极易造成阀杆的长期低频振动，使阀杆端部螺纹这一应力

4、集中部位产生疲劳纹源，从而在不断扩展中最终阀杆断裂。3.3　氮化处理制造厂家在阀杆表面热处理时，一般采用通过氮化处理的方式将阀杆的耐磨性能和整体抗疲劳性能提高。但是阀杆经过氮化处理后，脆性较大，而且氮化处理是整个阀杆表面进行的，没有考虑到阀杆丝扣处因变径及螺纹尖角造成的应力集中，因此机组低负荷下阀杆发生振动时，此处易发生断裂。4　防范对策4.1　在不调整调节汽门重叠度的情况下，采取手段增加热用户负荷。八钢公司新上低温余热发电项目，使该机组负荷能力从3MW左右，改变了机组处于低负荷运行的状态。4.2　与制造厂家联系，适当增大阀杆根部螺扣部位的直径，尽量避免避免阀杆各

5、变径部位及螺纹根部出现尖角，并尽量降低各部位表面粗糙度，改善整个阀杆的应力集中情况。4.3　从生产操作上提高运行控制要求，对机组运行参数调整细化，减小机组负荷增减幅度。在机组年修时对汽轮机阀杆等零部件的截面突变部位重点检查，做好提前量工作。5　结束语高压调节汽门阀杆断裂，轻则影响机组发电和供热，增加机组检修费用和工作量，重则若因高压调节汽门关闭不严，则会发生汽轮机超速飞车危险。因而必须引起生产足够的重视，在设置上要紧密结合机组特性，系统全面地考虑各种可能因素，同时要加强机组各环节的维护，以确保设备的安全稳定运行，避免此类事故的发生。.jyqk].北京:中国电力出版

6、社,2003.10.［２］GB8732-2004技术标准:汽轮机叶片用钢[S].［责任编辑：邓丽丽］