330MW汽轮机主汽调节阀部件优化改造

330MW汽轮机主汽调节阀部件优化改造

李中玉

（中国长江动力集团有限公司430000）

摘要：在电厂运行当中，汽轮机是重要的设备类型，其中，调节阀是重要的组件，对于汽轮机运行效果具有直接的影响。在本文中，将就330MW汽轮机主汽调节阀部件优化改造进行一定的研究。

关键词：330MW汽轮机；主汽调节阀；部件优化改造

1引言

在汽轮机运行当中，高压主汽调节阀组是主要的部件，在运行中，能够通过对汽轮机蒸汽流量等参数的控制实现负荷与转速的把握。其原理，即通过对调节阀流通面积的改变，对不同蒸汽流量进行获得。而在主汽阀组当中，因具有较为复杂的汽流运行工况与结构，也将因此存在压力损失等问题的出现。对此，即需要能够结合需求做好部件改造，进一步提升运行效果。

2问题概述

我国某电厂，在10余年前投产2台汽轮机组，使用喷嘴配气，高压部分具有4个高压调节阀以及2个高压主汽阀。分为两个主汽调节阀组，以对称方式在汽轮机头两侧位置安装。而在实际设计制造中，受到当时技术限制，主汽调节阀组在运行中存在以下问题：第一，在实际运行中，在阀壳内壁位置具有大量的裂纹，在不同维修当中即需要能够进行打磨挖补以及检查处理；第二，主汽阀组阀门在流动性方面存在不足，型线无法对蒸汽动力流动性要求进行满足。在经过阀组后，主蒸汽具有7.5%的超出，无法对阀门设计要求进行满足，并因此对机组运行经济性产生影响；第三，在阀壳内，主蒸汽将形成涡流冲击，使阀杆以及阀碟存在激振情况，使阀杆连接头锁母存在较为严重的磨损情况以及脱落情况，在使机组存在较大符合波动的情况下对机组的运行安全造成了严重的危害；第四，高压调节阀油动机在提升力方面存在不足，经常在热态开机，或者在甩负荷后存在无法打开高调门的情况，并因此对机组的运行安全造成严重的威胁。

3问题原因

对于所存在的问题，在经过深入调查分析后发现原因为：第一，流动性差问题。阀组在设计中，在阀体结构存在不规则情况，且存在原始铸造缺陷，在运行多年后，在主汽阀口界面上出现了大量的小凹坑。这部分凹坑的存在，对原本不稳定气流起到了加强效果，很容易在结构突变截面上形成裂纹，进而加大阀门压损；第二，部件汽流冲击问题。在机组运行中，具有过大的调峰深度，一次调频动作与AGC较为频繁，同时存在频繁的主汽调节阀开度变化。该情况的存在，则使得内部流场流型很容易发生变化，在使阀内蒸汽流速剧烈变化的情况下使阀杆以及阀碟等收到气流的扰动冲击，在此过程中使设备共振、抖振而出现疲劳失效甚至是断裂的问题，使原调节阀阀杆连接头锁母存在严重的磨损情况，也使机组因此具有了较大的负荷波动。

4优化措施

4.1主汽阀组结构优化

为了对阀组的启动性能进行提升，降低压力损失，对原主汽阀组进行了重新设计：第一，对于阀门以及外部管道，在尺寸以及连接方式方面保持不变，将新主汽阀提升机构从下部改为上部，对于主汽阀出口到调节阀存在的折转情况进行取消，应用平滑弯管进行连接。通过该种改造方式的应用，则能够在获得较好引流效果的基础上增加喉部下端出口长度，对汽流中高频小尺度涡流情况进行有效的减少；第二，在通流改造后，机组将增容到330MW，需要对主汽阀组的通流面积进行增加，以此增加20%的阀座喉部截面直径；第三，优化主汽阀组材料性能，应用ZG15Cr2Mo1钢材料作为阀壳材料。在实际应用中，该材料在化学稳定性能方面具有较好的表现，在长时间运行在高温高压环境中时，铸件具有较小的裂纹倾向，在避免阀组形成裂纹的情况下保障运行安全；第四，应用导流筋分流进入到调节阀阀腔当中的气流，同时对阀组喷嘴组数量以及尺寸进行优化设计，保证不同阀具有一致的通流能力，在对流量偏差情况进行减少的基础上保证流量特性设计的合理性。

4.2阀组部件结构优化

在实际运行过程当中，为了避免汽流因抖振情况的存在对部件造成损坏，对于主汽阀组结构需要对以下优化措施进行应用：第一，对高压调节阀卸载结构进行优化设计，使其变为部分卸载结构，同时对阀碟加载力进行增加，使调节阀碟在运行中始终对阀杆下端拉紧，对阀碟的轴向位移起到较好的抑制以及约束作用，避免轴向冲击情况的发生，以此使阀杆在运行中仅仅对单向脉动应力进行承受，而不是双向交变冲击应力；第二，对高压调节阀阀杆预启阀进行优化设计，通过四方头结构的应用避免阀碟以及阀杆出现转动情况。同时，对导向槽同预启阀的配合间隙进行适当减小，不仅能够对汽流脉动力冲击作用形成限制，且能够避免其受到该作用出现径向振动以及轴向振动；第三，改进高调门阀杆连接机构，使阀杆头部螺纹能够从连接套顶端位置伸出，对螺母防转销进行取消，使用双螺母进行锁紧处理，避免螺母在应用中出现磨损以及松动等情况；第四，在安装油动机操纵座时，需要对10-12mm的调整间隙进行预留，应用紧固螺栓对操纵座弹簧进行压缩，使油动机活塞同阀杆阀碟在受到预紧力的情况下吸收气流冲刷所形成的弹簧力，以此对阀门在运行当中的抖振波动情况进行减少。

4.3油动机改造

要以整体的方式对主汽阀组操纵机构、配套油动机、阀组附属热控设备以及伺服控制模块进行更换，在使机组具有较好变符合性能的基础上在调峰能力方面具有好的表现：第一，对主汽阀组的操纵机构、油动机以及液压控制模块进行更换。对DEH以及EH油系统进行接入。在原有的基础上加大油动机活塞直径，同之前相比能够具有更大的提升力，以此对阀门提升力不足的问题进行有效解决；第二，为了保证在加大尺寸后，油动机在快速动作时能够更好的供油，则可以将原有25L×2的高压蓄能器改为40L×2，同时保证安装位置不变。

5结束语

在上文中，我们对330MW汽轮机主汽调节阀部件优化改造进行了一定的研究。在未来机组运行中，即需要能够积极做好观察调试，结合实际做好优化改造，更好的满足机组运行要求。

参考文献

[1]黄妙庄.凝结水再循环调节阀的降噪音处理措施[J].广东科技.2013(16)

[2]朱赢,王家前.调节阀冲蚀问题原因分析及处理[J].设备管理与维修.2018(06)

[3]李建军.国产超临界600MW汽轮机再热调节阀阀杆断裂原因分析[J].黑龙江科技信息.2014(23)