某電廠9E燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)為加熱單元。首次檢查檢修后，控制抽汽參數(shù)的抽汽調(diào)節(jié)閥在檢修評(píng)估期內(nèi)無異常運(yùn)行，但在熱啟動(dòng)過程中，抽汽調(diào)節(jié)閥活塞桿轉(zhuǎn)接頭桿彎曲。本文分析出處理建議。

1 抽汽調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)接頭彎曲

2012-04-24T07：00，該9E啟動(dòng)過程中，汽輪機(jī)啟動(dòng)循環(huán)汽輪機(jī)時(shí)，汽輪機(jī)啟動(dòng)掛閘，抽汽調(diào)節(jié)閥全開，汽輪機(jī)本體旋轉(zhuǎn)隔板全開。檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)抽汽調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)活塞桿轉(zhuǎn)接頭彎曲。抽汽調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)活塞桿轉(zhuǎn)接頭彎曲修復(fù)的照片如圖1所示。

圖1 抽汽調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)活塞桿轉(zhuǎn)接頭彎曲修復(fù)照片

2 分析活塞桿轉(zhuǎn)接頭彎曲原因

2.1 停機(jī)處理

2012-04-28T12:00，計(jì)劃停機(jī)。汽輪機(jī)停機(jī)前已辦理工作票，并采取安全措施，停機(jī)后進(jìn)行維護(hù)。汽輪機(jī)停機(jī)開關(guān)前，解開抽汽調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿的連接，防止汽輪機(jī)開關(guān)時(shí)旋轉(zhuǎn)隔板同時(shí)關(guān)閉。由于連接到旋轉(zhuǎn)接頭的彎曲，油動(dòng)機(jī)活塞桿可能會(huì)受到不可預(yù)測(cè)的阻力而損壞油動(dòng)機(jī)。

2.二 缺陷基本情況

(1)解開抽汽調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)隔斷調(diào)節(jié)連桿的連接，拆下旋轉(zhuǎn)接頭后，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)接頭長(zhǎng)度為180mm，彎曲點(diǎn)發(fā)生在離根部40~110mm在螺桿部分，油動(dòng)機(jī)活塞桿不彎曲，旋轉(zhuǎn)隔板可自由調(diào)節(jié)連桿上下移動(dòng)，無阻塞。

(2)經(jīng)檢查測(cè)量，執(zhí)行機(jī)構(gòu)油動(dòng)機(jī)活塞桿行程為150.0mm，符合圖紙要求。旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿的實(shí)際行程為148.0mm，135.0mm，在全關(guān)位置時(shí)，調(diào)節(jié)連桿處于水平狀態(tài)，油動(dòng)機(jī)中心線與調(diào)節(jié)連桿軸承的圓心重合，如圖2所示。旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿的裝配圖上標(biāo)明連桿行程為161.1mm，油動(dòng)機(jī)中心與連桿軸承中心之間的偏差為3.16mm，如圖3所示。

圖2 抽汽調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)及調(diào)節(jié)連桿裝配圖

(3)檢查缺陷設(shè)備解體時(shí)，發(fā)現(xiàn)油動(dòng)機(jī)中心線與調(diào)節(jié)連桿軸承中心偏離32.00mm，而圖紙要求是3.16mm，如圖4所示(圖中:p為液壓；A為活塞截面積)。

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2.3 彎曲原因分析

2.3.1 抽汽調(diào)節(jié)閥的閥位標(biāo)定過程

對(duì)于第一次安裝或維修后的抽汽調(diào)節(jié)閥，熱控專業(yè)需要配合機(jī)務(wù)專業(yè)完成抽汽調(diào)節(jié)閥的閥位標(biāo)定。校準(zhǔn)步驟如下：

(1)確定高壓抗燃油（EH油)系統(tǒng)工作正常，要求校準(zhǔn)的閥門具備正常開關(guān)的條件；

（2）將MOOG控制閥門和伺服（SPC）卡斷開；

(3)手操和MOOG閥連接；

(4)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手動(dòng)操作旋鈕，使氣缸活塞向上移動(dòng)到機(jī)械死點(diǎn)(零位)。熱控人員通過配置軟件將零位寫入SPC卡；

(5)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手動(dòng)操作旋鈕，使氣缸活塞向下移動(dòng)至機(jī)械死點(diǎn)(滿度位置)。熱控人員通過配置軟件將滿度位置寫入SPC卡；

(6)閥位標(biāo)定工作將完成，MOOG閥與SPC卡連接；

(7)此時(shí)油缸可通過SPC正常控制卡。

2.3.2 從旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿受力情況進(jìn)行分析

從上述抽汽調(diào)節(jié)閥的校準(zhǔn)過程可以看出，零位和滿度是由活塞向上和向下的機(jī)械死點(diǎn)決定的。由于旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿與油動(dòng)機(jī)中心線之間的累積加工誤差，油動(dòng)機(jī)滿度位置可能較大；由于校準(zhǔn)時(shí)間短，不足以導(dǎo)致連桿彎曲。在加熱或制冷季節(jié)，旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿處于中間開度位置，控制旋轉(zhuǎn)隔板開度缸只需克服旋轉(zhuǎn)隔板開啟或關(guān)閉摩擦阻力和隔板重力，在非制冷加熱季節(jié)，汽輪機(jī)啟動(dòng)后，即多次開關(guān)后，旋轉(zhuǎn)接頭桿產(chǎn)生少量彎曲變形，分析活塞桿的力矩，活塞上腔的最大進(jìn)氣壓力可達(dá)14MPa，如圖4所示。

應(yīng)力分析說明：SPC卡控油壓力為14MPa，油動(dòng)機(jī)油缸活塞直徑125mm，油動(dòng)機(jī)中心線與調(diào)節(jié)連桿軸承中心偏離32mm。

油動(dòng)機(jī)活塞桿轉(zhuǎn)接頭的力矩

油動(dòng)機(jī)活塞桿轉(zhuǎn)接頭螺桿上的力矩為5495N·m，如此大的彎曲力矩足以使一個(gè)M36×3mm該扭矩為設(shè)計(jì)扭矩的10.127（32/3.16）倍。

2.4 油動(dòng)機(jī)活塞桿轉(zhuǎn)接頭絲桿彎曲的主要原因

根據(jù)以上分析和計(jì)算，油動(dòng)機(jī)活塞桿轉(zhuǎn)接頭線桿彎曲的主要原因是：由于旋轉(zhuǎn)隔斷調(diào)節(jié)連桿各部件的制造誤差疊加，油動(dòng)機(jī)活塞桿運(yùn)動(dòng)中心線偏離調(diào)節(jié)連桿軸承中心32.00mm，遠(yuǎn)超3.16mm的設(shè)計(jì)要求，使得作用于活塞桿轉(zhuǎn)接頭絲桿的最大可能彎曲力矩增大了10倍以上，這么大的力矩是轉(zhuǎn)接頭絲桿強(qiáng)度難以承受的，再加上調(diào)節(jié)連桿的軸承為圓柱形，導(dǎo)致絲桿只能沿著軸承的側(cè)面彎曲（如圖1所示）。

圖3 旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿工作原理圖

圖4 抽汽調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)活塞桿轉(zhuǎn)接頭受力分析

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3 活塞桿轉(zhuǎn)接頭螺桿彎曲后的處理

3.1 處理對(duì)策和執(zhí)行情況

經(jīng)檢查，油動(dòng)機(jī)中心與調(diào)節(jié)連桿軸承的中心距離不太可能調(diào)整，執(zhí)行機(jī)構(gòu)油動(dòng)機(jī)不能移動(dòng)到汽輪機(jī)本體側(cè)，旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)連桿不能延長(zhǎng)，只能從其他方式找到方法。

(1)拆下執(zhí)行機(jī)構(gòu)油動(dòng)機(jī)活塞桿轉(zhuǎn)接頭，更換新的轉(zhuǎn)接頭。

（2）減少作用于旋轉(zhuǎn)接頭桿的扭矩，即減少高壓油對(duì)活塞的作用力。重新調(diào)整旋轉(zhuǎn)隔斷，調(diào)整連桿行程，將旋轉(zhuǎn)隔斷的全關(guān)位置定位0%，然后將調(diào)整連桿向下打開到一定角度，使調(diào)整連桿的垂直活動(dòng)行程達(dá)到135mm，與設(shè)計(jì)圖紙一致，將此位置定為L(zhǎng)VDT開度為100%，但實(shí)際旋轉(zhuǎn)隔斷未達(dá)到最大開度，只需滿足旋轉(zhuǎn)隔斷噴嘴所需的流通面積即可。

（3）按上述方法重新調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程后，當(dāng)旋轉(zhuǎn)隔板打開到100%時(shí)，油動(dòng)機(jī)只需克服旋轉(zhuǎn)隔板重力和摩擦阻力產(chǎn)生的扭矩。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量估計(jì)，扭矩約為313.6N·m，該扭矩在轉(zhuǎn)接頭螺桿的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

3.2 檢查處理情況

(1)冷態(tài)下啟動(dòng)EH油系統(tǒng)、汽輪機(jī)掛閘后抽汽調(diào)節(jié)閥開啟正常，開閘后關(guān)閉正常。油動(dòng)機(jī)活塞在整個(gè)行程范圍內(nèi)行走平穩(wěn)，閥位標(biāo)定符合圖紙要求，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程范圍符合圖紙要求。

(2)在額定工況下，汽輪機(jī)攜帶額定負(fù)荷60MW，前額定進(jìn)氣壓力為5.549MPa，進(jìn)汽溫度為514℃時(shí)，旋轉(zhuǎn)隔板（第11級(jí)隔板）前的蒸汽壓力為1.740MPa。在實(shí)際運(yùn)行條件下，由于余熱鍋爐的設(shè)計(jì)誤差，實(shí)際進(jìn)氣參數(shù)與汽輪機(jī)啟動(dòng)滿載后的設(shè)計(jì)值存在一定差異。4月份主汽調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，實(shí)際高壓蒸汽進(jìn)氣壓力為4.900MPa，進(jìn)汽溫度為514℃當(dāng)旋轉(zhuǎn)隔板的行程按圖紙要求重新調(diào)整時(shí)，11級(jí)隔板前的蒸汽壓力與調(diào)整前一致，表明11級(jí)隔板的通流能力滿足設(shè)計(jì)要求。

4 暴露問題及改進(jìn)措施

（1）由于抽汽調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為直行程，旋轉(zhuǎn)隔斷調(diào)節(jié)連桿為角行程，角行程由直行程控制。油動(dòng)機(jī)活塞的行走中心和旋轉(zhuǎn)隔斷調(diào)節(jié)連桿軸承的中心必然有偏心，偏心距離設(shè)計(jì)要求為3.16mm，旋轉(zhuǎn)隔板及其連桿、調(diào)節(jié)杠桿和調(diào)節(jié)連桿的加工精度要求很高，累計(jì)誤差容易超標(biāo)。這就要求汽輪機(jī)制造商嚴(yán)格質(zhì)量管理體系，嚴(yán)格控制各部件的精度誤差，嚴(yán)禁使用尺寸誤差超標(biāo)的部件。

（2）為了從根本上解決這個(gè)問題，我們必須從設(shè)計(jì)中找到一種方法。如果將油動(dòng)機(jī)垂直于汽輪機(jī)本體軸的定位（暫定為水平定位）改為可調(diào)，則油動(dòng)機(jī)中心與調(diào)節(jié)連桿軸承之間的偏心距離超過標(biāo)準(zhǔn)，需要汽輪機(jī)制造商更新思維方式，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

（3）設(shè)備制造商必須熟練掌握制造過程中的工藝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，必須見證設(shè)備組裝、組裝和重要節(jié)點(diǎn)，并嚴(yán)格檢查。

（4）設(shè)備制造商應(yīng)充分重視項(xiàng)目回訪制度。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，設(shè)計(jì)、制造、裝配調(diào)整問題將暴露出來。制造商應(yīng)及時(shí)掌握出廠設(shè)備的缺陷，改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造和質(zhì)量控制，防止其他設(shè)備出現(xiàn)類似缺陷。

（5）發(fā)電企業(yè)的運(yùn)行維護(hù)人員還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的監(jiān)督、檢查和維護(hù)管理。雖然設(shè)備缺陷不能從源頭上處理，但在不影響安全、使用功能和經(jīng)濟(jì)的前提下，通過分析缺陷的發(fā)生機(jī)制和調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)也能達(dá)到滿意的效果。

5 結(jié)束語

控制汽輪機(jī)本體抽汽調(diào)節(jié)閥需要本體制造商和EH配套油系統(tǒng)廠家在技術(shù)設(shè)計(jì)上進(jìn)行充分溝通，確保零部件的制造和組裝精度能夠滿足圖紙的技術(shù)要求；設(shè)備制造商需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制允許范圍內(nèi)設(shè)備的組裝誤差，以確保工廠設(shè)備滿足安全和功能要求。