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高压主汽调节阀故障分析和解决方案

2019-07-30

针对高压主汽调节阀故障分析和解决方案这个问题,沧州空压机就先从主汽阀阀杆漏汽的可能原因,然后再讲述主汽阀阀杆漏汽的处理,更后通过案例分析来给大家详细的介绍下。

一、主汽阀阀杆漏汽的可能原因

(1)阀杆与密封环之间的密封紧力不足,过多的蒸汽漏入阀杆与衬套,设计的阀杆漏汽密封装置不能完全接纳泄漏的蒸汽,造成蒸汽外泄。

(2)阀杆与密封环之间的锥形密封面损坏。

(3)汽封加热器工作异常,或汽.气混合物管道布置不正确。

(4)阀杆漏汽,密封装置回汽管路不畅通或管路接错。

二、主汽阀阀杆漏汽的处理

(1)取消高压主汽阀阀位限制。视阀杆是否漏汽,若仍漏汽,可将阀位开启指令增至1 03%一105%,使油动机过开,增大锥形密封面的密封力。采取上述措施后如果阀杆仍然漏汽,则可能是油动机的工作行程小于阀杆全开的行程,可将阀杆与联轴器处的调整垫块加厚 3~5mm,减小油动机的空行程,保证阀杆全开时密封面的真正密封。

(2)主汽阀解体时检查阀杆锥形密封面的表面光洁度及受损情况,采取对研的方式检查此密封面的接触。由于密封环密封面堆焊了司太立合金,阀杆表面也采取了氮化处理,很少出现故障。

(3)检查漏汽回路管路系统是否正常。

三、案例分析:

湛江发电厂2号汽轮机的1号高压调节阀开启失灵,严重影响机组安全稳定运行。对阀门进行解体检查,发现高压调速汽门阀座下沉10mm,导致阀碟导向凸肩脱 离导向槽,无法对蒸汽进行正常调节。鉴于机组临修时间短,阀座下沉现场很难恢复,决定采用堆焊处理,增加导向凸肩的高度,达到恢复高压主汽调节阀原有的使 用功能。

1、高压主汽调节阀修复方案

1.1阀碟导向凸肩工作机理2号机组为东方汽轮机厂制造的(N300-16.7/537/537-3型)汽轮机,它的高压主汽调节 阀是由1个主汽阀和2个调节阀组成,高压调节阀是用于调节高压缸的进汽量。机组运行时,油动机作为机械提升装置,使阀碟导向凸肩沿导向槽上下移动,控制调 节阀碟的开度。机组运行时,调节阀的高温蒸汽为16.7MPa,537℃,导向凸肩主要承受热应力和一定的周向剪切应力作用。1号高压调节阀的阀碟与阀座 配合直径为170mm,其阀碟的结构如图1所示,导向凸肩尺寸为55mm×30mm×10mm(高×宽×厚)。阀碟材料采用20Cr3MoWVA合金钢, 为了提高阀碟耐汽蚀的性能,其表面进行过高温渗氮处理。

1.2堆焊材料和焊接设备的选择根据调节阀的工作条件,阀碟导向凸肩既要保证有足够高温强度,又要满足一定的耐磨性。鉴于机组抢 修,无法采购到更佳匹配材料,参照堆焊材料的选用原则以及对各堆焊材料力学性能的分析,选用与母材材质相近的 TIG-R34(12Cr2MoWVTIB,Φ2.5mm)焊丝。焊接设备采用LincolnV300-1及氩弧焊接配套工具;温度监控使用美国MX2红 外线测温仪。

2、焊接性能分析

根据碳当量公式计算,材料20Cr3MoWVA的主要特点是含碳及合金元素较多,焊接时焊缝及热处理区容易出现淬硬组织,当焊件刚 性及接头应力较大时,容易产生冷裂纹。经过渗氮处理的阀碟,其表面硬度高达HV900,焊接时极易产生裂纹。

3、堆焊工艺

3.1工艺路线焊前打磨清洗-预热-堆焊-焊后热处理-焊后车削。

3.2焊前准备首先用角向砂轮打磨彻底清理去除堆焊部位20mm范围内的渗氮层,打磨应大于0.4mm,测量打磨部位的硬度 值,并保证施焊区域达到HB185~321的要求。按JB4730-94检测标准,检查打磨后的导向凸肩表面质量不得有裂纹、夹渣等缺陷,达到Ⅰ级标准为 合格。然后用丙酮清洗阀碟焊接部位及其周围50mm范围内,保证无水、油等;用砂纸清除氩弧焊丝表面的油污和锈斑等脏物。

3.3焊接工艺及参数采用氧乙炔火焰加热的方法进行焊前预热,预热温度为350~400℃,用测温仪测量预热温度。阀碟焊接部位露 出,其它部位用石棉布包覆,避免电弧烧伤。工艺参数I=80~90A,氩气流量8~10L/min,直流正接,电压范围10~15V,焊接速度 30~45mm/min,每道摆动宽度≤10mm,每层堆焊厚度≤4mm。预热温度达到后开始焊接,层间温度控制在300~400℃,焊接过程中不允许产 生任何缺陷,重点检查引、收弧处,发现缺陷立即用角向磨光机去除。为保证加工余量,按图堆焊尺寸,外径增加5mm,内径减少5mm,堆高13mm。一边堆 焊完成后再堆焊另一边。焊接完成后,用硅酸铝耐火棉包覆缓冷,焊接部位冷到100~150℃,立即进行焊后局部热处理。热处理采用火焰加热至 640~660℃,保温30min,用测温仪监测,升温速度和冷却速度均<300℃/h,冷却至300℃以下可不控制,冷却时用硅酸铝纤维毯包覆缓冷。

4、焊后检验

按照工艺路线完成阀碟的堆焊和机械加工后,经渗透探伤和超声波探伤检查,焊缝没有裂纹、夹渣、气孔等缺陷质量,堆焊质量达到 JB4730-94标准Ⅰ级的要求;在加工表面进行硬度测试,其平均硬度值为HB241,与原母材的硬度值相近,满足工件的使用性能。

5、结论

2号机组1号高压主汽调节阀焊接修复并运行近1年后,在机组大修时解体检查,堆焊的阀碟凸肩经5616h运行未发现任何问题。可见 用TIG-R34氩弧焊丝堆焊20Cr3MoWVA材料采用预热350~400℃,焊后640~650℃,保温30min处理的焊接工艺是合理可行的。它 不但解决了高压主汽调节阀正常对蒸汽进行调节,还节省了上万元资金。

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