5　汽輪機配汽機構
超臨界壓力汽輪機的配汽系統的主要部件由高壓缸和中壓缸的主汽閥和調節閥、中壓缸的排汽閥及連接管道組成。在伊敏電廠的運行實踐中，由于汽輪機配汽機構在超臨界參數下長期運行，出現高壓主汽閥及高壓調節閥卡澀、高壓調節閥執行機構彈簧振動、高壓調節閥門振動等現象。
高壓主汽閥和調節閥產生卡澀的主要原因：一是在長期運行過程中閥桿在高溫下氧化皮增厚使閥桿與閥套間隙變小導致卡澀引發閥門不能正常開啟或關閉；二是閥門的彎曲值超標，閥桿與閥套局部磨擦導致卡澀；三是在閥門尤其是主汽閥長期在全開位工作時在高溫作用和液壓驅動力作用下閥桿內產生很大的拉伸力，在止推面上產生很大的接觸應力，這樣可能會使閥桿產生塑性變形，閥門活動部分與靜止部分產生擴散性摩擦燒傷，這種損傷可以使閥頭落至閥座止推塊之前就被卡住造成卡澀。在汽輪機工作時，應周期性地來回緩慢移動主汽閥，緩慢移動主汽閥的主要目的是使閥頭從上部止推平面脫離，制止零件擴散性摩擦燒傷的情況發生。同時對于閥門門桿在大修重要監察門桿彎曲度，并對門桿的氧化皮增厚程度進行檢查，門桿的滲氮層的硬度也要進行校核。
高壓調節閥執行機構彈簧振動與高壓調節閥門振動原因相同，其主要原因是在閥門開啟到一定開度下，以及蒸汽經閥門的流速大于音速的一半時，閥門將經受強烈的振動載荷，這是由于汽流在閥后引起紊流所造成的。在閥后汽流是不穩的，甚至局部失壓，直接在閥碟底部下面由于陰影效應而形成相對失速。不穩定壓力場同蝶閥相互作用引起高頻脈沖，閥的脈沖作用到自身的閥桿上，產生變向應力，引起閥桿的縱向和橫向變形，產生振動，這時，最大的危險是來自干擾力的頻率同閥桿自身頻率重合，這將導致閥桿快速疲勞而斷裂。實際上，在伊敏電廠2004年12月7日發生的#1機組#1高調門脫落事件，就是此原因引發，按設計閥門應能夠承受汽流產生的力，但在檢查中發現，高壓調節門在系統改造后，汽門門桿與油動機連接件存在間隙（3mm-4mm），使得門桿撞擊油動機連接件的力量加大，門桿受拉伸應力的程度也就加大，門桿受損嚴重，導致了嚴重的后果。同時閥門的振動通過閥桿和油動機傳動桿傳到彈簧處，使得彈簧發生振動異音。此外，閥門在開啟過程中，作用在閥桿上的力會改變自己的方向，在達到某一位置時，沿閥桿軸向作用在閥桿上的蒸汽綜合力為零，但這時閥頭和閥桿不是對等卸荷的，這種由于作用力方向變化而達到的平衡狀態通常是在閥門行程達40-50全行程時發生的。這時，雖然均衡作用力為零，但閥門沿位移的力的導數不為零，而有相當大的數值，根據位移的力的導數當量于彈簧的剛度，在此彈簧上掛有閥門零件并產生擺動，造成彈簧振動。對力的平衡可理解為閥門抬起機構的外部連接部分與驅動部分此時已卸荷了，但在閥桿止推推快上作用著閥桿與相對閥桿有移動可能的零件間的封閉力，此作用力不可能小于閥桿推開力，這時閥的平衡是不穩定的，甚至汽流壓力稍有變化就能引起閥門的移動。研究結果表明，閥門在此位置時有縱向振動，其頻率為400-600Hz，這對零件有損害。針對閥門可能發生的這些問題，在閥門出廠前應進行空氣動力試驗，試驗合格的閥門才能應用在現場，在安裝時也應考慮調門后管道特性，各連接件的間隙也應符合工藝要求。
6　主要檢修策略介紹
6.1　易沖刷部分的管道周期性測厚檢查
伊敏電廠利用機組大、小修期間，對易沖刷部分管道進行測厚檢查，根據現場實際情況和幾年來積累的經驗確定檢查周期，沖刷嚴重部位每年檢測一次，其他部位進行常規檢查，在一個大修期內（四年內）做到全部檢查一遍，為防止管道泄漏做到心中有數。檢查的重點部件是：（1）鍋爐受熱面經常受機械和飛灰磨損部件（如穿墻管、懸吊管、管卡處管子和省煤器、水平煙道內過熱器上部管段、臥式布置的再熱器等）；（2）易因膨脹不暢而拉裂的部位（如水冷壁四角管子、燃燒器噴口和孔、門彎管部件的管子、工質溫度不同而連在一起的包墻管、包煙、風道滑動面聯接處的管子等）；（3）受水力或蒸汽吹灰器的水（汽）流沖擊的管子及水冷壁或包墻管上開孔裝吹灰器部位的近鄰管排；（4）屏式過熱器、高溫過熱器和高溫再熱器等有經常超溫記錄的管排。檢查的重點項目是：（1）包墻過熱器鰭片焊口咬邊及頂棚過熱器對接焊口檢查；（2）一、二級屏式過熱器、末級過熱器內圈吹灰器附近磨損部位；（3）爐外小管一次門前焊口、彎頭磨損檢查；（4）檢查低溫再熱器懸吊管根部是否有異常情況。
6.2　材質選用及焊接要求及金屬檢驗要求
超臨界機組高壓蒸汽管道、過熱器、再熱器、水冷壁、聯箱等部件的工作條件相對較為苛刻，對材料要求也比較的嚴格，其常見的典型失效機制最主要表現為蠕變、疲勞、腐蝕和磨損等。因此，機組用熱強鋼應滿足以下幾個基本方面的要求：（1）500~600℃的工況下應具有足夠高的高溫蠕變強度、持久強度和熱疲勞強度；（2）具有良好的高溫組織穩定性；（3）具有良好的高溫抗氧化性，耐腐蝕性；（4）具有良好的冷加工性能和焊接性能。
伊敏電廠機組材質規格復雜，鍋爐一級屏式過熱器材質為12Cr1MoV，二級屏、三級屏材質為12Cr18Ni12Ti，二級對流過熱器、二級對流再熱器材質為12Cr18Ni12Ti，水冷壁材質為12Cr1MoV，一級對流再熱器材質為12Cr1MoV，一級對流過熱器材質為12Cr1MoV，省煤器材質為CT20。珠光體耐熱鋼(12Cr1MoV)的焊接特點：由于含有一定量的鉻和鉬以及其他一些合金元素，在焊接熱影響區具有較大的淬硬傾向，焊后在空氣中冷卻時，易產生冷裂紋。奧氏體不銹鋼(12Cr18Ni12Ti)的焊接特點：易產生晶間腐蝕和焊接熱裂紋。焊接要求：由于機組本身特點，溫度高、壓力大，所以伊敏電廠對焊接工藝要求非常嚴格。按照《火力發電廠焊接技術規程》規定，施焊前對焊件打光譜進行材質鑒定，避免材質錯用；根據焊件材質正確選用焊接材料；施焊部件坡口兩側20mm之內用角向打磨干凈，露出金屬光澤，坡口角度按規定在30℃~35℃之間，對口間隙1.5mm~2mm，鈍邊1mm左右；高壓焊口全部采用全氬弧焊接（小徑薄壁管）或氬弧打底電焊蓋面（厚壁管）；施焊焊工持有相應項目的焊接合格證。焊接結束后進行檢驗，如有返口，工藝同上。焊工班組建立焊接工藝卡，焊工施焊前填寫工藝卡，時間、部件名稱、焊工姓名，作為永久資料保存。常規焊口焊接時按照焊接工藝卡制定的工藝進行焊接，重要部件焊接時由焊接工程師編寫焊接及熱處理方案，經生產副廠長批準后進行焊接，并進行全過程監督，防止焊工因各種原因出現違反焊接工藝現象。金屬檢驗按照《火力發電廠金屬技術監督規程》規定的周期和數量進行檢驗。大小修過程中所有新焊高壓焊口全部進行檢驗，原有焊口按照規程規定數量進行檢驗，以確保機組安全穩定運行。
6.3　超臨界閥門嚴密性的重要性及檢修對策
針對超臨界閥門泄漏原理不同，分別采取相應的檢修策略。
汽機主汽疏水門、高加疏水門檢修時提高工藝，確保密封面達到規程標準；機組啟動后加強該類型閥門的監視，發現有內漏跡象，及時搖嚴；選用高質量的最小流量閥，閥門密封副上方加裝專用的迷宮降壓片結構，介質在迷宮片內逐級降壓，避免汽蝕；選用高質量的電動截止閥，并且閥門開關控制采用力矩開關，如果只能實現限位開關，當閥門電動關閉后，及時手動將閥門搖嚴，保證零泄漏。經過選型采用美國CCI的最小流量閥后，得到了較好的效果。鍋爐主汽減溫水調節門進行改造，采用迷宮式調節閥，其結構特點如下：⑴迷宮式調節閥的芯包采用平穩節流降壓原理，強制流體通過轉角彎道從而限制流體流出芯包后的流速，使得出口壓力平穩下降，使流道收縮面后的壓力始終在汽化壓力之上，從而避免了汽蝕現象發生，消除了閥瓣和閥座的損傷；⑵芯包盤片出口采用圍堰盤片結構設計，均勻閥瓣周圍壓力，保持閥瓣對中，上層盤片與下層盤片出口處流體相互作用，降低流體流動速度，避免了最下層盤片出口處流體對閥座的沖刷，從而消除了高壓流體對閥門可能造成的破壞；⑶迷宮式調節閥在閥瓣上設計有對稱孔通過上部裝有的平衡密封圈來隔離調節閥進出口壓差。由于閥瓣上的平衡孔平衡了閥瓣上下的壓力，這對傳動機構的提升力大大降低，從而降低執行器的扭矩，延長了傳動機構的壽命。另外，采用迷宮式芯包改變了高壓、高速的流體直接作用于盤根之上，減小了盤根在工作或非工作條件下的的受力情況，延長了盤根的使用周期；⑷做好檢修維護。利用各種檢修機會對閥門的盤根，傳動機構進行詳細的檢查，通過時間的累積，掌握各種閥門傳動機構的運行周期、盤根使用周期，進行定期檢查、檢修。對于俄供500MW機組來說，啟動后對閥門法蘭盤，盤根螺栓進行“熱緊”非常重要，一般在給水升壓到10Mpa左右進行。此階段由于介質溫度的不斷升高，相應產生膨脹和間隙，這時候進行螺栓緊固將延長閥門的運行周期，提高了閥門的運行可靠性。
7　結束語
經過多年的運行實踐，伊敏電廠對俄制500MW超臨界機組有了一定的認識，對于機組出現的一些問題進行了摸索，并制定了一些解決措施，大部分問題得到了解決。但是，由于我們的技術水平所限，對于一部分問題目前仍然處于摸索階段，需要不斷借鑒國內超臨界機組的先進經驗，依托各級科研部門的技術支持，進一步管理好伊敏電廠的兩臺超臨界機組。
8　參考文獻
[1]《電廠金屬實用技術問答》——中國水利水電出版社蔣玉琴主編
[2]《第九屆全國電站焊接學術討論會論文集》——中國電機工程學會電站焊接專業委員會
[3]《工程流體力學》——武漢水利電力大學許承宣主編
[4]《工業專用閥門選用手冊》——機械工業出版社黃日新主編
[5]《超臨界壓力汽輪機文集》——吳愛中主編