全国火电大机组（300MW级）竞赛第37届年会论文集
汽机本体及辅机
东汽300MW机组高压调节阀
连接方式技术改造
张永斌 王东黎
(大唐国际张家口发电厂 河北 张家口 075133)
摘要：高压调节阀是汽轮机调速系统执行机构的主要元件，调节阀工作正常与否直接影响机组的安全稳定运行，这就要求调节阀具有较高的可靠性与稳定性，本文针对张电二期机组高压调节阀连接方式设计存在问题结合大修，提出符合我厂机组高压调节阀连接方式的优化改造方案，应用于生产，对机组安全运行，节约检修周期与费用具有十分重要的意义。
关键词：高压调节阀；连接方式；改造；探讨
1 概述
大唐张家口发电厂（以下简称张电），张电5号机是东方汽轮机厂生产的300MW机组，机组型式：亚临界中间再热、三缸两排汽凝汽式汽轮机，型号N300—16.7（16.7）/537/537（合缸型），于1998年12月正式投入运行。
5号机组各有左右2个高压主汽调节阀，布置在汽机前方运行层下面。每个高压主汽调节阀由公共一个壳体的1个主汽阀和2个调节阀组成，调节阀和主汽阀在公共阀壳内呈三角形排置，结构简单，布置紧凑。机组右侧为1号、4号调节阀，左侧为2号、3号调节阀，1号～3号调节阀配合直径φ170mm，4号调节阀配合直径φ150mm。为了减少阀门提升力，调节阀都设有预启阀。4个调节阀分别控制高压缸内相对应的4个喷嘴组，调节阀分别由各自独立油动机控制，实现机组的配汽要求。
2 存在问题分析
我厂二期5号机组，调速系统均为电调系统，其高调门与油动机之间是通过十字头传动连接，具体连接方式是：高调门门杆通过螺纹悬入十字头，十字头通过铰孔、销柱连接油动机。这种连接方式可以有效减轻高调门因蒸汽流动而引起的振动，具有一定优点。但是，通过我厂5号机的大修，发现了这种连接方式的缺点，就是无法解体检修，高调门与十字头之间的连接螺纹咬死，无法松开。2002年5号机大修中，高调门与十字头之间就没有拆开，因无备件没有对高调门进行检修；2003年初6号机大修，我们提前订购了门杆和十字头备件，检修中高调门与十字头之间仍然无法拆开，通过破坏性拆卸发现高调门门杆螺纹全部偏斜，致使螺纹咬死。
386 全国火电大机组（300MW级）竞赛第37届年会论文集
汽机本体及辅机
3 原因分析
3.1 高调门门杆螺纹是56×3的普通螺纹，阀门的开关都通过螺纹传动，在机组打闸等快速关闭调门时，门杆螺纹要承受很大的冲击力，致使螺纹损坏。
3.2 2008年3月，我厂5号机计划安排进行第二次大修，根据上次大修调门无法解体的实际情况判定，本次大修该机高调门十字头仍然有可能无法拆卸，因此，建议对高调门的连接方式从结构上进行改造。
4 高压调节门连接方式改造前后对比
4.1 改造前结构如图一所示
图一（改造前结构）
这种结构由于阀门关闭瞬间强大的反作用力作用到螺纹结合面上，使螺纹发生严重变形，造成大修时高压调节阀无法解体。
387 全国火电大机组（300MW级）竞赛第37届年会论文集
汽机本体及辅机
4.2 改造后结构如图二所示
十字头装配时必须保证此间隙垫环园柱销提升螺母螺塞此处必须满焊牢靠，建议采用氩弧焊止动板紧定螺钉75-85，图二：十字头改造装配关系图
改造后结构设计为：十字头按补充加工图加后，依次装入垫环、提升螺母（与十字头的配合为动配合）、园柱销、螺塞（旋入到位，以旋不动为准）后，此时提升螺母上端（左端）与十字头内孔上端设计有3mm间隙（即提升螺母上端始终不会与十字头接触，见图示）然后旋入阀杆，阀杆上端与垫环顶死，同时提升螺母下端与螺塞上端面顶死，此时提升螺母上端与十字头间隙仍为3mm。阀门开启时提螺母带动阀杆往上移动，阀门被开启；当阀门关闭时产生的瞬间反作用力经阀杆作用到垫环上，提升螺母基本上不受冲击力，两者螺纹结合部位不可能损坏，从根本上彻底解除了原设计无法拆卸的弊端，彻底排除了用户的后顾之忧。
5 计划实施方案选取及所需费用预测
5.1 方案一：
十字头改造后，依次装入垫环、提升螺母（与十字头的配合为动配合）、园柱销、螺塞（旋入到位，以旋不动为准）后，此时提升螺母上端（左端）与十字头内孔上端设计有3mm间隙（即提升螺母上端始终不会与十字头接触，见图示）然后旋入阀杆，阀杆上端与垫环顶死，同时提升螺母下端与螺塞上端面顶死，此时提升螺母上端与十字头间隙仍为3mm。阀门开启时提螺母带动阀杆往上移动，阀门被开启；当阀门关闭时产生的瞬间反作用力经阀杆作用到垫环上，提升螺母基本上不受冲击力，两者螺纹结合部位不可能损坏，从根本上彻底解除了原设计无法拆卸的弊端。
388 全国火电大机组（300MW级）竞赛第37届年会论文集
汽机本体及辅机
5.2 方案一所需费用：
施行此方案需要订购十字头四个，门杆四根，柱销及铰孔衬垫四套，调整垫及锁紧装置四套，需花费资金60万元。 5.3 方案二：
不进行改进，检修时破坏十字头，修理门杆螺纹。在以后的运行中还会出现由于阀门关闭瞬间强大的反作用力作用到螺纹结合面上，使螺纹发生严重变形，造成大修时高压调节阀无法解体。 5.4 方案二所需费用：
施行此方案需要订购十字头四个，柱销及铰孔衬垫四套，需花费资金24万元。 5.5 确定改造方案
两方案进行比较，方案一可以彻底解决高调门连接问题；方案二只是暂时解决高调门无法大修检查的问题，治标不治本。因此我们推荐采用方案一，彻底解决连接问题。
6 高压调节门连接方式改造效果
6.1 对高调门连接方式进行改进，内装提升螺母，并在门杆螺纹顶部配准垫片，使高调门快速关闭时冲击力作用在垫片上，减少螺纹受力；另外须更换门杆，新门杆上部加工出四方，以便于下次拆卸时固定使用，并安装锁紧装置，防止门杆旋转。
6.2 保证高压调节门行程，优化阀门曲线，减少节流损失
300MW机组在高负荷时，一般采用顺阀控制。即随负荷增加顺次的开启1号、2号、3号、4号高调门，并且阀与阀之间有一个10％左右的重叠度（前一个调节阀尚未全开时，后一个调节阀就提前开启，其提前开启量称重叠度）使其负荷阀位曲线叠加成一近似直线。如果没有重叠度，调节阀行程阀位曲线如图中虚线所示，为一阶梯状曲线，调节阀在开启过程中在曲线阶梯段就会发生升程增加，流量却增加很少，这就要求加大油动机行程，从而使调节系统转速变动大，甩负荷时动态升速增高，调节系统可靠性降低；如果重叠度太大，极限状态为节流调节（重叠度为100％），调门节流损失太大，机组运行不经济。10％左右重叠度比较合适。如下图：
流量有重叠度预启阀行程无重叠度行程
389 全国火电大机组（300MW级）竞赛第37届年会论文集
汽机本体及辅机
6.3 运行中可消除高压调节阀异常振动
当机组在负荷200MW－300WM之间运行时，主要通过调节蒸汽流量满足负荷要求，因此1号－3号高调门工作条件最恶劣，调节最频繁，也最容易发生故障。正常情况下，即使在机组带300MW负荷时，4号高调门也不参与调节，开度为0，只有在负荷增加太快或汽轮机以节流调节方式运行时，4号高调门才会有一定开度。也就是说，1号－3号高调门是主力调节阀，4号高调门的阀碟始终压在阀座上。由此我们可以采取措施修改高调门调节的开启顺序为1号、2号、4号、3号，把号4高调门作为主力调节阀，3号高调门最后开启，令其阀碟压住阀座，即可消除由于3号高调门阀座松动而带来的调节系统摆动和机组负荷波动。这对于纯电调机组是非常容易实现的。
7 结论
高压调速汽门连接方式改进后，可以对高调门进行正常性大修，发现高调门存在的问题，消除事故隐患保证高压调节门行程，优化阀门曲线，减少节流损失，提高机组热效率，降低机组发电煤耗；还可以在非大修时对高调门进行解体消除缺陷，保证机组安全运行。
参考文献：
[1 ] 《电站汽轮机数字式电液控制系统－DEH>> 上海新华控制技术有限公司 编著
中国电力出版社 [2 ] 《火电厂汽轮机控制系统改造》 贵州电力试验研究院
文贤馗
主编 中国电力出版社 [3 ] 《张家口发电厂5号机组汽机专业调试报告》华北电力科学研究院有限责任公司 [4 ] 《东方汽轮机厂高压调节阀图纸》
390
