汽轮机调节汽阀故障分析及改进

汽轮机调节汽阀故障分析及改进

孙伟,董学刚,罗杨,王澎

北方联合电力有限责任公司包头第一热电厂，内蒙古 包头 014010

摘要：在炼油化工装置中，汽轮机调节汽阀故障是一种常见的问题。阀碟螺栓断裂和磨损被认为是导致此类故障的主要原因。这些问题不仅会影响到离心压缩机组的可靠性，还会给装置长周期运行带来风险。某公司的柴油加氢装置离心压缩机组驱动汽轮机也曾两次发生调节汽阀故障。这些事件引起了行业内的广泛关注和讨论。为了解决这些问题，一些工厂采取了一些预防措施。例如，进行定期检查和维护，以及更换阀门部件。但是，这些措施并不能完全消除调节汽阀故障的风险。对于离心压缩机组的调节汽阀故障，其影响是不可忽视的。这些故障不仅会导致设备停机，还可能会引起一系列连锁反应，从而影响到整个装置的运行。因此，工厂必须采取有效措施来预防和解决这些问题。

关键词：汽轮机；调节汽阀；故障；改进

1调节汽阀故障原因分析

1.1阀梁与阀杆接触部位微动磨损

汽轮机调节汽阀阀梁总成是汽轮机的重要部件之一，它的作用是控制汽轮机的转速。该阀梁采用了5个阀碟结构，阀的开启顺序为1/2/3/4/5。调节汽阀的阀梁与阀杆为间隙配合，阀杆从上至下穿过阀梁椭圆孔并旋转90度。在汽轮机调节转速升降时，调节系统带动阀杆，挂在阀杆上的阀梁、挂在阀梁上的阀碟同步升降实现不同的调节汽阀开度。然而，阀梁与阀杆上部及周向存在间隙，转速调节过程中阀梁与阀杆接触部位存在微动磨损，阀梁长期在微动磨损作用下形成凹坑。在3#阀从全关到打开时，该侧阀梁向下的力变小，阀梁在2#阀侧向下倾斜与阀杆脱开；而3#阀从关闭时给阀梁向下的力变大，另外一侧即2#阀侧阀梁又与阀杆接触，从而使阀梁存在类似跷跷板的作用。长期在低负荷运行，造成2#阀侧阀梁与阀杆接触部位在微动磨损和跷跷板作用下最终形成深度4mm左右凹坑。为了保证汽轮机的正常运行，必须对该阀梁进行定期检查和维护。首先要对阀梁与阀杆接触部位进行检查，发现凹坑等磨损情况及时更换阀梁。同时，在安装新的阀梁时，应注意阀梁与阀杆的间隙是否适当，以确保汽阀的正常开关。此外，在汽轮机的运行过程中，应注意控制负荷，避免长时间在低负荷运行，从而减少对阀梁的磨损。这些措施的实施可以延长汽轮机的使用寿命，保证其正常运行。

1.2阀碟螺栓高出阀梁旋转

在工业生产中，阀门是一种非常重要的设备，常常用于控制流体的流量和压力。阀门的性能和使用寿命与其内部结构密切相关。其中，阀碟和阀梁是阀门内部最关键的部件之一。为了确保阀门的正常运行，需要对阀碟和阀梁的结构进行调节。一种常见的方法是使用圆锥销定位防松，这样可以保证阀碟和阀梁之间的间隙不会过大或过小，从而避免出现螺栓磨损的问题。另外，每只阀碟对应的衬套长度S也是非常重要的，因为它决定了阀门的开启次序。如果阀碟的衬套长度S不同，阀门的开启次序就会出现问题，从而影响阀门的正常运行。在实际使用中，我们还需要注意到不同阀碟之间的差异。比如，4#阀和5#阀都未开启时，可以发现5#阀碟螺栓比4#阀碟螺栓要长约7毫米。这意味着，在调整阀门时需要对不同的阀碟进行区分，以确保阀门的正常运行。此外，阀碟螺栓的六角头结构也需要注意。由于阀梁与阀碟螺栓之间的间隙会因倾斜而变小，过大或过小的间隙都会导致螺栓磨损，从而影响阀门的性能和寿命。最后，我们还需要注意到螺纹连接机构的问题。由于存在间隙，阀碟在倾斜和旋转的过程中会引起磨损，最终可能导致断裂。因此，在使用阀门的过程中，需要注意定期检查螺纹连接机构，以确保阀门的正常运行。

2调节汽阀结构改进及应用

2.1阀梁高度增加

汽门是蒸汽轮机中重要的控制装置，它的正常运行对于整个蒸汽轮机的性能和安全都有着至关重要的作用。然而，在汽门的使用过程中，可能会出现一些问题，如阀碟及其螺栓受到蒸汽流冲击产生旋转、蒸汽气流对阀碟螺栓造成冲刷磨损等。为了避免这些问题的发生，我们需要采取一些措施。首先，我们可以增加调节汽阀阀梁的高度，这可以使阀梁与阀碟的接触面积减小，从而降低蒸汽流冲击的力度，避免阀碟及其螺栓受到旋转的影响。其次，我们需要保证各阀碟螺栓低于阀梁，以免受到蒸汽流的冲击，产生旋转和磨损等问题。此外，我们还需注意避免蒸汽气流对阀碟螺栓造成冲刷磨损。为此，我们可以采取一些措施，如增加阀梁总成的横梁两侧端部带锥度结构，这样可以对气流起到一定的导向作用，减少对阀碟螺栓的冲刷磨损。综上所述，采取上述措施可以有效地避免汽门在使用过程中出现一些常见问题，从而保证蒸汽轮机的正常运行和安全性能。

2.2阀碟结构优化

阀门是工业领域中使用最为广泛的设备之一，其主要功能是控制介质的流动，以达到调节流量和压力的目的。阀门中的阀碟作为阀门的核心部件，其设计和制造质量直接影响着阀门的使用效果和寿命。因此，阀碟和阀碟螺栓的设计非常重要。为了避免阀碟在工作中产生应力集中现象，设计师们将阀碟和阀碟螺栓设计成一体式结构。这种设计可以使螺栓受力均匀，避免螺栓和阀碟之间产生过大的接触应力，从而延长阀门的使用寿命。同时，这种设计还可以有效地提高阀门的密封性能，避免介质泄漏。在阀碟螺栓的设计过程中，设计师们还将直径加大了一档，以提升其强度。这样做的主要原因是，在阀门工作过程中，阀碟螺栓需要承受较大的压力和冲击力，如果螺栓的强度不够，就容易发生断裂、松动等故障，导致阀门失效。因此，增加螺栓的直径可以提高其承载能力，保证阀门的稳定性和安全性。除了阀碟和阀碟螺栓的设计外，还有一些细节措施也可以提高阀门的使用效果。例如，在阀碟和螺栓之间采用扁形螺母和衬套，可以有效地防止阀碟旋转和磨损。这是因为扁形螺母可以更好地固定阀碟和螺栓，避免其相对运动；而衬套则可以起到减少磨损和摩擦的作用，从而延长阀门的使用寿命。

2.3阀杆与阀梁连接结构优化

在机械制造领域中，阀门作为一种常见的元件，其作用是控制流体在管道中的流动。然而，阀门的长期使用会导致阀杆与阀梁之间的间隙增大，进而影响阀门的密封性能，从而导致泄漏和能量损失等问题。因此，如何提高阀门的密封性能，成为了制造业者们所关注的问题。为了改善阀门的密封性能，一种新型的阀门设计方案被提出，该方案增加了碟形弹簧来辅助紧力。通过增加碟形弹簧的设计，可以有效地提高阀门的密封性能，防止泄露和能量损失。除此之外，阀梁与阀杆之间的微动磨损也是影响阀门密封性能的一个重要因素。为了避免阀梁与阀杆之间的间隙和微动磨损，可以采用一些措施，例如使用高强度材料制造阀门，以及进行先进的表面处理。另外，在阀杆与阀梁的紧力设计中，也需要避免跷跷板似的晃动，因为这种晃动会导致接触部位的微动磨损，并且会降低阀门的密封性能。因此，通过精确的设计和加工工艺，可以实现阀杆与阀梁的稳定紧力，并且避免跷跷板似的晃动。

3结论

近年来，随着工业化的快速发展，各种大型机器设备的运行效率和安全性成为了重要的关注点。针对这一问题，许多企业开始注重对机组的改造和优化，以提高机组的可靠性和运行效率。其中，调节汽阀的应用是一个重要的优化方案。经过改造后的调节汽阀，应用效果比较好，不仅可以提高机组的运行效率，而且还可以增加机组的安全性。实际上，这种优化方案已经被广泛应用于各种机组中，并取得了显著的效果。在机组长周期运行方面，改造后的调节汽阀也起到了重要的作用。实践证明，这种方案可以大大提高装置的可靠性，使机组在长时间运行中稳定可靠。同时，对新增汽轮机采用类似优化结构方案也可以确保机组的可靠性和安全性。

参考文献：

[1]张睿.振动监测与诊断技术在离心压缩机故障处理的应用[J].化学管理，2022,37(32):136-139

[2]金长生，方寅，王军伟，等.汽轮机调节汽阀阀碟螺栓故障分析与研究[J].机电工程，2022,31(7):888-891

[3]刘桂.大型工业拖动汽轮机故障分析和处理氮[J].氮肥与合成气，2022,51(2):24-27

[4]李想，张雪.汽轮机调节汽阀阀碟优化设计[J].化工设备与管道，2020,57(4):56-58.