1 存在問題

     1998年以后，發(fā)現(xiàn)1、2號(hào)機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥閥座有不同程度的下沉，但當(dāng)時(shí)未引起重視。2號(hào)機(jī)小修后，在2000年11月30日并網(wǎng)帶負(fù)荷時(shí)發(fā)現(xiàn)右側(cè)高壓油動(dòng)機(jī)（控制1、4號(hào)調(diào)節(jié)閥）開到115mm時(shí)再無法開啟（*大行程180mm），機(jī)組只能帶180MW負(fù)荷。經(jīng)活動(dòng)試驗(yàn)，該閥只能在（0~115）mm范圍活動(dòng)，反復(fù)開關(guān)??節(jié)閥均無效，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：

     （1）油動(dòng)機(jī)活塞下部油壓3.4MPa偏高，說明油動(dòng)機(jī)開啟動(dòng)力足夠；
     （2）油動(dòng)機(jī)開試115mm，活動(dòng)正常，無卡澀現(xiàn)象。

     判斷問題來自1號(hào)高壓調(diào)節(jié)閥。后對(duì)此閥解體檢查，發(fā)現(xiàn)蝶閥脫落出閥套導(dǎo)向槽，閥座嚴(yán)重下沉達(dá)11mm。

      2 故障原因

      2.1 蝶閥導(dǎo)向鍵脫位

     正常運(yùn)行中，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開啟或關(guān)閉時(shí)，閥桿帶動(dòng)蝶閥，依靠蝶閥兩側(cè)導(dǎo)向鍵在閥套的導(dǎo)向槽內(nèi)做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向鍵應(yīng)始終在導(dǎo)向槽內(nèi)不得脫出。導(dǎo)向鍵長(zhǎng)70mm，鍵與槽有10mm的重疊行程，導(dǎo)向槽上部還有65mm的富裕行程，所以，蝶閥既不會(huì)頂住上部閥套，也不會(huì)脫離閥套下部的導(dǎo)向槽。然而，當(dāng)閥座下沉?xí)r，蝶閥向下關(guān)閉時(shí)的行程增大，閥座下沉大于10mm時(shí)，蝶閥導(dǎo)向鍵即從導(dǎo)向槽中脫出。此外，由于預(yù)啟閥開啟（或蝶閥半開狀態(tài)時(shí)），蝶閥四周的高壓蒸汽渦流使蝶閥產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，其導(dǎo)向鍵因之偏離槽口而被頂死在閥套邊緣固定部分，故油動(dòng)機(jī)提升不動(dòng)，使調(diào)節(jié)閥不能向上開啟。由于4號(hào)調(diào)節(jié)閥與1號(hào)調(diào)節(jié)閥共用同1個(gè)油動(dòng)機(jī)，所以2個(gè)調(diào)節(jié)閥均無法開啟。

      2.2 調(diào)節(jié)閥閥座下沉

     將閥門解體后發(fā)現(xiàn)1號(hào)閥座下沉達(dá)11mm，閥口線與閥殼內(nèi)弧成明顯臺(tái)階狀,閥座松動(dòng)，2只d15mm的固定銷子被剪斷。按照設(shè)計(jì)，為防止閥座下沉，并使之不松動(dòng)的主要措施有3個(gè)：

     （1）閥座上部設(shè)計(jì)凸肩，即翻邊，主要承受蝶閥關(guān)閉時(shí)的向下作用力；
     （2）閥座與閥殼間為過盈配合緊力；
     （3）閥座與閥殼間由2根直徑d15mm的銷子固定。

      然而，事實(shí)上閥座凸肩設(shè)計(jì)偏小，且閥座與閥殼的結(jié)合面不平（結(jié)合面有一環(huán)狀凸起，故為線接觸而非面接觸），影響凸肩結(jié)合面受力。當(dāng)汽機(jī)打閘時(shí)，由于蝶閥關(guān)閉的巨大沖擊力，使閥座凸肩變形，于是沖擊力下傳，克服過盈配合緊力，并剪斷2根起穩(wěn)定作用的銷釘，加之閥座底端與閥殼有10mm以上的空隙，閥座向下位移，生一定量的下沉。

      3 處理方法及工藝

     處理此類事故有兩方面問題需要考慮：一是電網(wǎng)供電緊張，機(jī)組不能長(zhǎng)時(shí)間檢修；二是機(jī)組普遍出現(xiàn)閥座不同程度的下沉現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)類似因蝶閥脫落而停機(jī)事故。經(jīng)研究，決定先應(yīng)急搶修，日后利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)再對(duì)其進(jìn)行根治。

      3.1 臨時(shí)性應(yīng)急搶修措施

     臨時(shí)搶修的關(guān)鍵是要讓高壓調(diào)速汽門能正常關(guān)閉，并使閥座不再下沉，確保機(jī)組**穩(wěn)發(fā)、滿發(fā)，具體內(nèi)容詳述如下。

      3.1.1 設(shè)法使蝶閥恢復(fù)在導(dǎo)向槽內(nèi)

     由于無法在短時(shí)間內(nèi)取出并更換下沉的閥座，因此，須設(shè)法使蝶閥導(dǎo)向鍵加長(zhǎng)，使之能伸延在導(dǎo)向槽內(nèi)并可正常上下運(yùn)動(dòng)。為此，采取堆焊的辦法，即將2個(gè)導(dǎo)向鍵進(jìn)行層層堆焊加長(zhǎng)（圖2）。考慮到導(dǎo)向鍵堆焊表面需要車削和打磨處理，因此，堆焊加長(zhǎng)的尺寸應(yīng)大于閥座下沉量。值得注意的是，汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥表面均經(jīng)滲氮處理，硬度達(dá)HV-900，焊接應(yīng)特別小心，掌握不好就會(huì)使蝶閥因焊接應(yīng)力裂紋而報(bào)廢。因此，應(yīng)制定嚴(yán)格的并經(jīng)制造廠家書面認(rèn)可的焊接工藝。具體方案為：

     （1）將堆焊部位20mm范圍內(nèi)的滲氮層打磨并徹底去除，打磨深度大于0.4mm，打磨后檢測(cè)硬度應(yīng)在（285~321）HB范圍；
     （2）用丙酮或無水酒精清洗蝶閥焊接部位；
     （3）在焊接前，用保溫材料（石棉布）將蝶閥嚴(yán)密包裹，只露出需要堆焊的導(dǎo)向鍵，以避免蝶閥被電弧灼傷；
     （4）將焊接部位加熱到350℃~400℃；
     （5）用鎢極氬弧焊，使用d2.4mm焊條，材料為AWSA5.28ER90S-G；
     （6）焊接電流控制在（80~100）A，氬氣流量為（8~10）L/min；
     （7）焊接按層面進(jìn)行，一層堆焊完畢后再焊下一層，不可單點(diǎn)堆焊累高；
     （8）焊接層面的溫度控制在300℃~400℃，焊接橫截面的寬度應(yīng)略大于導(dǎo)向鍵，以便焊接后的車削加工；
     （9）焊接完成即速用軟質(zhì)保溫材料將蝶閥全部包好緩慢冷卻（6~8）h，到150℃以下即進(jìn)行熱處理，先用乙炔火焰緩慢回火加熱至640℃~660℃，維持恒溫30min，再用保溫石棉布包裹，緩慢冷卻至150℃以下解開石棉布，自然冷卻；
     （10）表面加工車削，打磨邊緣，加工導(dǎo)角，使表面光滑無毛刺；
     （11）不得有任何焊接缺陷，否則應(yīng)去掉重焊。

      3.1.2 加固調(diào)節(jié)閥座

     為了在不取出、不更換閥座的情況下恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行，必須固定閥座，防止其轉(zhuǎn)動(dòng)和繼續(xù)下沉。采取的辦法是將原設(shè)計(jì)的2個(gè)直徑d15mm固定銷釘改為3個(gè)直徑d25mm銷釘，重新鉆孔，按120°布置，增大受力強(qiáng)度。

      注意事項(xiàng)：

     （1）在閥體外殼上鉆孔時(shí)，要注意內(nèi)套閥座的壁厚，切不能將閥座鉆穿；
     （2）銷釘與孔徑相配合，裝配后銷釘外端部應(yīng)加堵頭并固定，以防震脫。

      3.2根治方案

     在2001年1號(hào)機(jī)小修及2號(hào)機(jī)大修中，檢查了2臺(tái)機(jī)的所有（8個(gè)）高壓調(diào)節(jié)閥，除2個(gè)過負(fù)荷汽門（4號(hào)調(diào)節(jié)閥）以外，其余閥座均有下沉，有的銷釘剪斷、松動(dòng)，有的閥座發(fā)生旋轉(zhuǎn)，有的凸肩根部嚴(yán)重磨損。對(duì)此，將所有下沉的閥座全部重新設(shè)計(jì)，作更換處理，從根本上解決了問題。

     （1）重新向制造廠定制閥座，新閥座的凸肩設(shè)計(jì)尺寸由d255mm增大到d264.5mm，以增大其抗沖擊應(yīng)力強(qiáng)度。
     （2）加長(zhǎng)閥座直管段長(zhǎng)度，使每個(gè)閥座與閥殼下部端口的間隙基本消除（只保留（1~1. 5）mm的膨脹間隙），以防止閥座凸肩變形導(dǎo)致閥座下沉（ 即使有變形，也會(huì)使下端與閥殼下部端口頂住而不至下沉）。
      （3）將原2個(gè)d15mm的固定銷釘改為3個(gè)d25mm固定銷釘（作法同臨時(shí)處理措施），以增加強(qiáng)度。
     （4）增大閥座與閥體間的裝配預(yù)緊力，將原來的裝配過盈量由0.10mm增加到0.15mm；

     需要說明的是，由于新閥座尺寸有變化，因此，安裝時(shí)必須在現(xiàn)場(chǎng)車削加工閥殼內(nèi)壁進(jìn)汽口。加工采用Z3063-20A型號(hào)的搖臂鉆床，使用專用的加長(zhǎng)臂刀具進(jìn)行慢速車削。

      4 結(jié)語

     實(shí)踐證明，上述對(duì)于高壓調(diào)速汽門閥座下沉的處理方法切實(shí)可行。生產(chǎn)運(yùn)行中對(duì)此類問題的分析和解決需注意以下幾點(diǎn)。

     （1）利用檢修機(jī)會(huì)，注意檢查調(diào)節(jié)閥閥座是否下沉。解開蝶閥后，用燈光肉眼觀察即可，如發(fā)現(xiàn)閥口的邊緣出現(xiàn)臺(tái)階，即為下沉。
     （2）運(yùn)行中如發(fā)生高調(diào)門不能全開，但在已開啟行程范圍內(nèi)閥門活動(dòng)正常，油動(dòng)機(jī)活塞下部油壓偏高，且無其它明顯的故障、征兆時(shí)，應(yīng)考慮閥座下沉導(dǎo)致蝶閥導(dǎo)桿脫出導(dǎo)向槽。特別是已發(fā)現(xiàn)閥座有下沉現(xiàn)象的機(jī)組，這種可能性更大。
     （3）在機(jī)組日常試驗(yàn)或運(yùn)行中，特別是機(jī)組停機(jī)前，應(yīng)盡量避免在調(diào)節(jié)閥開啟的情況下打閘，如必須緊急停機(jī)，應(yīng)將負(fù)荷減到0，待高壓調(diào)節(jié)閥關(guān)小后再打閘，以減少蝶閥關(guān)閉時(shí)對(duì)閥座造成的沖擊力。