哈汽660MW汽轮机高压主汽阀预启阀装配技术报告、

660MW汽轮机高压主汽阀预启阀装配技术 大唐长山热电厂汽机分场辅机一班赵亮 大唐长山热电厂1号机组采用哈尔滨汽轮机厂生产的CLN600-24.2/566/566型汽轮机,该机组为超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽凝汽式汽轮机,具有较高的效率和安全可靠性。其中机组装有两个高压主汽调节联合阀,分别位于高中压缸两侧,每个主汽调节联合阀包括一个水平安装的主汽阀和两个相同的垂直安装的调节阀。这些阀门的开度均由各自的油动机来控制,油动机由数字电液调节系统来控制。关闭靠操纵机构的弹簧力。在2013年11月开始的1号机组深度消缺工作中检修单位按既定项目对高压主汽阀的临时滤网进行取消工作,按要求将高压主汽阀操纵机构与主汽阀分解吊离后,对安装在高压主汽阀主阀内部的预启阀进行回弹行程测量时发现(测量方法下图),正常应为3.2±0.2mm的预启阀回弹行程实测为0mm。在设备解体后,将主汽阀从设备上进行分离后再次测量该回弹行程,仍为0mm。 测量示意图 在这个缺陷之前让我们来了解一下汽轮机高压主汽阀。 1 主汽门关闭理念分析 1.1 主汽门关闭时各部件受力分析 1号机组高压主汽门为卧式布置,其总体可分为主汽门本体和操纵机构两部分,其中本体包括:主阀碟、预启阀、主阀杆、衬套、弹簧导杆等。主汽门内部如图所示。 1、动作连杆 2、连接杠杆 3、弹簧 4、弹簧座 5、弹簧导向块 6、阀座 7、阀蝶套筒 8、滤网 9、阀座 10、低压泄漏 11、高压泄漏 12、主阀碟 查阅设备图纸可以知道,汽机主汽门关闭时,主汽门操纵机构的四根弹簧力合计为62792牛顿,此力全部作用在主汽门弹簧导杆与主阀杆衬套接触面上。主汽门预启阀及主阀碟受推力为6.3±0.75×47.1=261.4~332.1牛顿(预启阀弹簧装配压缩量为6.3±0.75 mm)。主汽门阀碟与调速汽门摩擦系统按0.2~0.3计算,则摩擦力为:172.91~259.37牛顿(由设备图纸可知,主汽门及预启阀组件总重为88.22 kg),由此可见汽轮机主汽门在理想状态下,主汽门预启阀弹簧推力大于主汽门阀碟组件摩擦力,但没有富于量,在弹簧作用力下关闭汽门时,不可能没有考虑到此力没有富于量,通过分析我认为设计人员在考虑主汽门关闭时,是在预启阀小弹簧力的基础上加上蒸汽反力实现对阀门的密封。 1.2 主汽门设计理念 本主汽门设计人员设计本阀门关闭时采用了三处密封,即:一是主汽门关闭时依靠主汽门关闭弹簧将弹簧导杆压下,弹簧导杆端部直接与主阀杆衬套接触,实现主汽门关闭时门杆漏汽减少到最低。二是主汽门关闭时,预启阀依靠汽轮机主汽门预启弹簧力和 蒸汽压力将主汽门预启阀推到关闭位置后带动主阀碟到关闭位置,然后依靠蒸汽压差产 生密封。即汽机打闸后要求主汽门预启阀与主汽门主阀碟接触关闭、主汽门阀碟与阀门座实现接触关闭,实现主汽门预启阀、主阀碟关闭严密;同时弹簧导杆端部与主阀杆衬套完全密封,减少汽机门杆漏汽量。主汽门关闭实现三个接触面完全密封。 1.3 预启阀各部间隙设计理念 3 1 5 4 2 上图为高压主汽阀预启阀的装配图,预启阀当前各间隙为主汽阀关闭时的理想状态,此时预启阀的总间隙为4.8±0.2mm,即装配图中标注1处与2处位置的(3.2±0.2) +1.6mm合值。3.2±0.2mm这个值其实就是我们在这个技术报告一开始提到的修前间隙测量的标准值,这个值即主汽阀与启阀在操纵座弹簧力的推动下刚与阀座接触那一瞬间,弹簧导杆与主阀杆衬套接触面之间的间隙,此时主汽阀与预启阀均处于关闭的死点位置, 操纵机构的四根大弹簧力克服预启阀的小弹簧阻力将弹簧导杆向主汽阀关闭位置继续推动,当走完预留的3.2±0.2mm这个行程后,此时主汽门弹簧导杆与主阀杆衬套配合部位接触上了。达到了设计要求的第一处密封。而阀杆与弹簧座9之间的预留间隙1.6mm可以理解为膨胀间隙,如果此间隙调整不当则可能导致主汽门操纵机构62792牛顿的弹簧力直接作用在阀杆与弹簧座9上。因主汽阀阀杆为达到排气目的进行了空心设计,且经过渗氮处理提高了抗磨系数,但却无法承受较高的载荷,否则将导致阀杆永久性弯曲。所以设计者在此设计间隙1.6mm,使操纵机构的弹簧合力作用在主汽门弹簧导杆与主阀杆衬套接触面上,而不是阀杆与弹簧座9这个位置上。所以主汽阀是在预启阀小弹簧和蒸汽反力的推动下到达关闭位置。从而实现切断汽轮机进汽的目的。而不像传统的汽轮机高压主汽阀依靠操纵机构的弹簧力将其固定在阀座上密封高压蒸汽。 了解了设备的内部构造和工作原理后,须加工一个专用扳头(见下图)对主汽阀进行深度解体,以检查缺陷位置。解体后发现应与阀杆有0.4-0.5mm间隙(见装配图标记3)的弹簧座9严重卡涩,无法自由活动。导致预启阀弹簧失去功能。检修人员测量主汽阀阀杆发现晃度已达到0.46mm,严重超过规程标准值的0.10mm。经过分析我们认为造成该缺陷的直接原因应为电建单位在安装设备时没有找准主汽门弹簧导杆与主阀杆衬套接触面的正确间隙(3.2±0.2mm),使高压主汽阀在实际使用中没有达到设计者的设计要求,使操纵机构62792牛顿的弹簧合力直接作用在了主汽阀阀杆与弹簧座上的接触面上,造成了主汽阀阀杆弯曲及预启阀弹簧座损坏的事实。在汇报上级部门后同意对阀杆与预启阀部分进行全部更换,并重新进行装配。 2 预启阀各部间隙的装配工艺: 2.1、首先将预启阀弹簧与弹簧座装配在主阀杆内,按图纸的装配工艺要在保证膨胀间隙1.6mm的前提下,使弹簧有6.35±0.76mm的预紧力,所以装配前应先将弹簧的预紧 力设定为(1.6+6.35)±0.76mm。 面,当预留量小于 7.95±0.76 留间隙 2.2、调整完弹簧预紧力后,将预启阀阀头与预启阀螺母装配在阀杆上,然后将阀杆 在车床上固定好,使用车床顶针手轮克服预启阀弹簧力将预启阀顶向左侧死点位置,将 百分表的表杆指向预启阀紧固螺母的平面,调整百分表到量程的最大值,然后使用车床 顶针手轮,释放预启阀弹簧力使其走到右侧死点位置,求两个死点位置百分表行程的差 值,即预启阀总间隙,按图纸要求该值为4.8±0.2mm。如在装配过程中该值过大则车削 预启阀阀头的螺纹端面处。如该值过小则车削预启阀弹簧座与预启阀阀头配合的洼窝处。通过加工使总间隙符合要求。 车床固 车床顶针 百分表 2.3、调整完预启阀的内部总间隙后,使用研磨砂研磨主阀杆与阀杆封套配合处(装配图标记4),保证线性接触。之后对预启阀螺纹固定连接处进行锁紧处理,防止在机组运行中发生松动。 2.4、使用专用扳头将已与预启阀装配好的主阀杆安装在主汽阀阀碟内,测量预启阀行程使其保证在17.7±1mm的要求内,如该值过大则需要车削主汽阀阀碟内封套的平面处,如过小则需要车削主汽阀阀杆与主汽阀阀碟内的封套30°角的配合处(装配图标记5)。预启阀行程符合要求后,对主汽阀阀碟内的封套与阀碟接缝位置进行敛缝处理,防止在运行过程中松动导致预启阀,影响主汽阀与预启阀行程。 通过上述检修工序,即完成了自1号机组试运以来对高压主汽阀预启阀部分的初次的装配工作。通过上述工序可以看出,该项工作需要使用多次使用车床加工零部件,已保证预留的间隙或行程符合图纸要求。所以装配工作应在机加车间内进行,检修现场不具备装配条件。在装配工作中检修人员还应注意,使用车床加工零件时,尽量不要一次修整到所计算的加工值,应先车削计算值的一半左右,然后进行装配、测量。反出刚刚所车削的量是否与计算结果相符。以避免车削后间隙仍不符合图纸要求,但零件已无加工余量的情形。