摩洛哥杰拉达350MW机组CV1卡涩原因分析与对策

摩洛哥杰拉达350MW机组CV1卡涩原因分析与对策

栗宝成

青岛华丰伟业电力科技工程有限公司，山东青岛  266100

摘要：摩洛哥杰拉达350MW机组因外部电网出现较大扰动，机组转速升至3009r/min，一次调频动作，调阀跟随指令关小阀门。但是CV1指令 50% 反馈100%，CV1报故障，其它调阀指令与反馈执行正常，CV1 出现明显的卡涩，经过多次试验验证，确定CV1调阀内部卡涩，机组检修期间对CV1解体检查处理，对卡涩原因进行分析，并指定预防措施，收到良好效果。

关键词：汽轮机  CV1卡涩原因  分析与对策 

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1概述

汽轮机为东方汽轮机有限公司设计制造的超临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。汽轮机型号NZK350-24.2/566/566-2(合缸)，汽轮机叶片为反动式，高压缸I+8级，中压缸8级，低压缸2×4级，全机结构级共25级。汽轮机配有 2个高压主汽阀、4个高压调节阀及 2 个中压联合汽阀。高压主汽阀和高压调节阀焊接在一起，悬吊在机头前的运行层下。

2检查过程

CV1 调节阀发生卡涩后，为找出 CV1 调节阀卡涩的原因，对液控系统、CV1 调阀外界影响因素及阀门内部结构等方面逐项进行分析。并在后续运行期间，对阀杆进行检查和振打，CV1 能够实现了关闭，但卡涩问题未能完全解决。初步判断 CV1 阀体内部卡涩引起，为进一步找出 CV1 调节阀卡涩的原因，计划于 2021 年 10 月机组停机检修期间，对 CV1 阀解体检查。

3、原因分析

3.1 造成卡涩的原因：

根据现场 CV1 解体检查结果与前期分析一致，阀头与阀套间隙接近于零，是造成阀头卡涩的根本原因。造成间隙减小的原因为：盐类（四氧化三铁等）堆积造成间隙减小，主要成分为蓝灰色的四氧化三铁于汽水系统除氧效果直接相关。同样的铁盐累积还会造成较大面积疏水阀渗漏。

3.2氧化皮及剥离的原因

3.2.1 氧化皮的形成

在高温无溶解氧水中，高温蒸汽管内的铁和水蒸汽反应，生成氧化铁，生成氧化铁系列如Fe3O4、Fe2O3、FeO，并放出氢气，最初生成的氧化层主要是由Fe3O4构成，这层氧化层是较为致密和富有韧性的，对金属管壁起着保护，随着时间的延长，此氧化皮分成多层，内层是蒸汽中的氧离子对铁直接氧化而成，外层为延伸膜，是蒸汽中氧离子向内扩散，铁离子向外扩散而形成。当主蒸汽温度在570℃以下时，内壁氧化皮的主要成分为Fe3O4和Fe2O3都是比较致密的尤其是Fe3O4可阻止钢材进一步氧化。但当管壁内部温度达到570℃以上时，生成的氧化皮便分解成三层。

其厚度比约为100:10:1,即氧化皮主要是由FeO组成，FeO是不致密的，该层氧化物结构较为疏松，晶格缺陷多，因此破坏了整个氧化膜的稳定性。

3.2.2超临界机组发生氧化皮剥落的条件:

锅炉受热面管壁上的氧化皮达到一定的厚度,通常不锈钢管发生氧化皮剥落时,氧化皮的临界厚度为 0.10毫米,铬钼钢为 0.2—0.5 毫米。氧化皮剥落的原因

1、氧化皮达到一定厚度（一般0.2-0.5mm）。

2、金属材料与氧化膜或氧化膜层间应力达到临界值，金属温度变化率快、幅度大、变化率高是造成层间应力大的主要原因。一般过热器或再热器钢材的线膨胀系数在（16-20）×10-6/℃，而氧化皮的线膨胀系数一般在9.1×10-6/℃，由于线膨胀系数的差异，在管壁温度发生变化时，氧化皮即受到附加应力，温度变化越剧烈，受到应力越大，越容易发生氧化皮从本体上脱落。下面几种材料在不同温度下的线膨胀系数。

机组启动阶段，有时给煤机断煤，调整不当造成水媒比及风煤比失调，将造成主再热蒸汽温度较大波动，滑停低负荷阶段，为了烧空原煤仓，主、再热蒸汽温度很难控制，温度变化率快、幅度大造成过热器内壁金属材料与氧化膜或氧化膜层间应力增大，极容易发生氧化皮从本体上脱落，进入汽轮机附着在调门阀头及阀套内壁上。

3.2.3主再热蒸汽温度变化大、速度快、频度高。当氧化皮达到一定厚度后,在温度发生变化尤其是发生反复或剧烈的变化时,金属材料本身和氧化皮都会产生相应的应变,由于金属母材与氧化皮的热膨胀系数不同,氧化皮很容易从金属本身剥落。氧化皮的剥落情况与氧化皮厚度以及温度变化有关外,还与管道钢材的材质有关。奥氏体钢表面氧化皮易剥落，而铁素体等其他钢材表面的氧化皮相对较难剥落。

因此运行值班人员严格按照厂家及规范标准中对主再热蒸汽温高控制要求执行。防止氧化皮快速形成及剥落。

4、解决对策

4.1燃烧控制与汽温控制

正常运行中控制过热器蒸汽温度和主、再热蒸汽温度的控制要服从炉内管壁温度，严禁超温运行，避免汽压、汽温大幅波动。加强对汽温和烟温偏差的调整．运行中尽量减少减温水的使用．禁止大幅增加和减少减温水流量，燃烧器摆角处于可调整的位置。

4.2控制好锅炉启动过程中的温度变化速率

锅炉点火后，适当开启上部二次风门．抑制火焰中心来控制温升。在热态启动过程中．为防止受热面金属温度降低。锅炉的风烟系统要与其他系统同步启动。风烟系统启动后炉膛通风控制在总风量 35％。在炉膛通风 5 min 吹扫完成后．立即点火投入燃料，防止受热面金属温度降低。在冷态启动过程中．严格按照升温曲线控制蒸汽温度。

4.3控制好停炉过程中的冷却速度。

由于故障紧急停机．要控制高温受热面金属温度降温速率不超过 3℃／min，主、再热蒸汽降压速率不大于 0.3 MPa／min：降压结束后水冷壁上水控制启动分离器温度降低速率不高于 3℃／min。严格控制停炉过程中的冷却速度。

4.4定期活动主汽门及调门

机组正常运行阶段，做好主汽门、调门的定期活动试验，发现问题及时采取预防措施。

5、结束语

锅炉高温受热面氧化皮的生成及剥落机理较为复杂，在现有金属材料水平下，锅炉高温面金属材料的氧化皮生成与剥落不可避免，作为运维人员来说，仅能通过运行调整措施，达到减少氧化皮的生成，减缓氧化皮的剥落速度，从而有效减轻对汽轮机部件的冲蚀。根据氧化皮产生原因进行分析并制定对策运用实际工作，收到良好效果。

5、参考文献

［1］300MW火力发电机组运行与检修技术培训教材·锅炉

［2］300MW火力发电机组运行与检修技术培训教材·汽汽轮机

［3］NZK350-24.2/566/566-2型东方汽轮机证明书及说明书

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