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摘要：我公司一期机组高调门弹簧座设计型式存在巨大的安全隐患，这种隐患会随着机组时间的延长而迅速增大。主要体现在支撑点支撑面积小，高调门运行时由于气流激振力或油动机波动等原因不可避免的存在晃动，这就带来了运行期间的高调门弹簧座的晃动问题。并且，目前的一期机组在投入顺序阀运行时，作为调节顺序的#4高调门以及相邻的#2高调门晃动剧烈。更换阀体及弹簧座的方式，资金方面需求大，因此改造的出发点和落脚点即是：在成本、工期等各方面的制约下，尽量不改动阀体，而只对弹簧座进行改造。我们将目前的两点、小范围支撑的方式，改造为三点支撑、大圆周的支撑方式，这样可以增加支撑的面积，减少晃动情况的发生。更改后，支撑刚度明显增强，检修空间加大，方便连接套的拆装。
关键词：高调门弹簧座；晃动；弹簧座改造；顺序阀
0 引言
实际运行中，电网的频率是不断波动的。高调门摆动问题在600MW机组顺序阀运行时是普遍存在的问题，由于600MW级别的机组目前在我国占有很大的比重，许多文献中提及这个级别的机组在实际运行中会出现许多问题，而且这些问题随著机组运行参数的升高，问题的严重性以及出现的频率也相应的加大[1]。针对高调门波动晃动问题，同行们提出了很多切实可行的研究方案。文献[2]中，针对一次调频引起的EH油管振动问题，从硬件的角度提出来在每个高压调门的进油管路增加了蓄能器，并对管束支撑进行了加固的处理措施，并取得了一定的效果。而文献[3]中，针对某135MW亚临界机组为例，从DEH系统逻辑上分析了一次调频功能在重叠度区容易引起阀门大幅晃动，甚至引起EH油管振动的原因，并且，提出在重叠度范围略微减弱流量—阀位曲线斜率较大的阀门一次调频能力，在总体上保证一次调频的幅度和精度满足电网要求，在国内首次从软件优化的角度来消除一次调频引起的阀门大幅晃动，同时，还通过仿真实验验证了在CCS与DEH联合调频方式下，优化后可大大降低阀门晃动幅度，提高汽轮机组的安全稳定性。当机组投入顺序阀方式运行时，出现了一些由于配汽规律设计不当引起的问题，因此，600MW级别的机组运行优化经验是非常宝贵的。
1 机组存在的问题分析及解决方案
1.1 改造前机组存在的问题
我公司一期机组汽轮机为上海汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式，设计额定功率为600MW。自投运以来，一直存在高调门晃动问题，当机组在顺序阀方式下运行时，汽轮机的综合阀位（88%左右），刚好处于高调门的第三个阀与第四个阀重叠区域附近时，就会出现高调门大幅摆动问题。
一期机组高调门弹簧座设计型式存在巨大的安全隐患，这种隐患会随着机组时间的延长而迅速增大。主要体现在支撑点支撑面积小，高调门运行时由于气流激振力或油动机波动等原因不可避免的存在晃动，这就带来了运行期间的高调门弹簧座的晃动问题。并且，目前的一期机组在投入顺序阀运行时，作为调节顺序的#4高调门以及相邻的#2高调门晃动剧烈。经常造成机组无法顺利切换顺序阀，造成了煤耗的增加，不利于安全稳定运行的同时，经济性也较差。
1.2 原因分析及解决方案
我们从弹簧座刚度不足引起高调门晃动剧烈这一关键原因入手进行分析。
改进前：
支撑刚度不同，油动机晃动严重，检修空间小，连接套拆卸不方便。改进前的设备连接示意图如下：
改进方案有两种。一、单纯改进弹簧座，不改动阀体，此种连接方式，优点是有利于对中，阀体不改动，改造费用低，改造成功率高。
二、通过改造阀体来改造弹簧座，需要将阀体外圈整体加工大法兰并与阀体进行焊接，弹簧座安装对中性要求高，且异种钢焊接，阀体热应力不可控因素多，更换阀体及弹簧座的方式，资金方面需求大。
因此改造的出发点和落脚点即是：在成本、工期等各方面的制约下，尽量不改动阀体，而采用第一种方案只对弹簧座进行改造。改造弹簧座的最终目的是，运行时提高弹簧座的稳定性，大大提升安全性，最大限度的减少弹簧座的摆动，因此，需要在弹簧座的连接方式和支撑方式上做出改变。
我们计划将目前的两点、小范围支撑的方式，改造为三点支撑、大圆周的支撑方式，这样可以增加支撑的面积，减少晃动情况的发生。更改型式的弹簧座如下图所示：
更改后，支撑刚度明显增强，检修空间加大，方便连接套的拆装。说明如下：
立体分解图：
说明：阀体阀杆中心线与壳体中心线油动机轴的中心线，同轴度的保证：
依靠①、②两处止口来保证阀体中心线与壳体中心线一致，且加工精度保证壳体A端面与壳体中心线垂直度在±0.10毫米范围内。
依靠A端面上的③止口来保证油动机轴中心线与壳体中心线的同轴度在±0.10毫米范围内。
调整垫块作用：
1）支撑弹簧座。
2）加工时，调整垫块的厚度，保证弹簧的压缩量与改前的一样，确保阀门的关闭速度。
此项改造的关键点：底板的加工精度，上图中底板用来将原来的两点支撑传递到三点支撑，底板的强度和刚度，以及对中性直接影响改造的成功与否。
2 实际运行效果验证
国内上汽157亚临界机型的高调门弹簧座目前未见此种改造方式。具有很大的推广价值。国内此类改造，我们是首创，取得了良好的效果，经济、安全性得到了很大的提升。国内达到领先水平。局部改造后对比图如下：
改进后的LVDT连接方式也发生了根本的改变，连接杆直接在弹簧座上进行限位，不易脱落，运行稳定性得到了极大的提高。
应用后高调门弹簧座稳定性得到了极大的加强，机组切换顺序阀顺利，安全性得到极大保证。由于高调门稳定性得到了极大的加强，进入汽轮机的气流稳定性得到提升加强，机组的振动水平，尤其是高压转子的振动水平得到了改善、提高，安全性进一步得到提升。
从单纯的经济性分析，假设切换顺序阀后可以节约煤耗1g/kwh。每年电量33亿，吨煤价格600元/t。改造后总共可以创造效益：1g*33亿=3300t*600元/t=198万/年。
3 结论
此次弹簧座改造，我们找到了弹簧座与阀体连接部位设计薄弱这一导致高调门波动的要因，本着尽量节约费用，不对高调门进行过大改动的原则，将高调门弹簧座的外观型式进行了颠覆性的改造，安装后的运行实践证明，新的弹簧座美观大方，安全性高，最主要的是，切换顺序阀可以顺利实现，既保证了经济性，又保证了安全性，完美的解决了这一长期存在的安全隐患。
参考文献：
[1]吕雪霞等.600MW亚临界空冷机组汽轮机高调门摆动问题的分析及解决方案[J].节能技术.2012.5（3）.
[2]陈旭伟，王旺，赵松烈.东芝600MW机组一次调频功能的改进[J].浙江电力，2007.39（4）
[3]刘志刚.汽轮机组重叠度区一次调频功能的优化研究[J].自动化博览，2009.（5）
论文作者:付晋,孙波,杨进,李斌,史新刚,李芳,孟庆军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/6
标签：调门论文; 弹簧论文; 机组论文; 阀体论文; 中心线论文; 方式论文; 顺序论文; 《电力设备》2018年第21期论文;