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某汽轮机2号射油器出口逆止阀阀瓣脱落分析

发布时间:2018-11-09
  1.现场检查
  某机组检修时,汽轮机机主油箱内润滑油系统的逆止阀进行解体检查时,发现2号射油器出口逆止阀阀瓣脱落,2号射油器逆止阀阀瓣1个固定螺栓、横销、开口环及1号射油器出口逆止阀开口环(共4件)已脱落不见,见图。
  该机组投产至今,于2010年进行首次大修,本次大修为第二次。在2010年时,由于考虑到机组运行时间不长,当时没有对2号机主油箱内润滑油系统的各逆止阀进行解体检查,本次是机组投产后第一次对其进行大修。
  从该机组2号射油器出口逆止阀阀瓣的碰损情况来看(见下图),2号射油器出口逆止阀阀瓣脱落已有一段时间。但查阅2号机润滑油运行参数,无法确定异常出现的时间。(SIS系统可查至2014年6月,2号射油器出口逆止阀阀瓣脱落后,主机润滑油压力应出现机组正常运行时压力正常、而停运后有所降低的异常现象)
  2号射油器逆止阀阀瓣断落的固定螺栓剩下一段,另一根固定螺栓存在明显的松动情况,固定螺栓摆动幅度较大。检查其他逆止阀的固定螺栓,普遍存在松动明显的情况。
  为了查找脱落的2号射油器逆止阀阀瓣固定螺栓、横销、开口环及1号射油器出口逆止阀开口环,已对主机润滑油系统各可能遗留部位用内窥镜检查,但没有找到相关部件。
  2.原因分析
  该汽轮机润滑油系统2号射油器出口逆止阀为可调式(通过调整阀瓣顶杆调节润滑油压力),机组正常运行时2号射油器工作(出口逆止阀打开)提供润滑油,机组停运后交流润滑油泵工作提供润滑油(此时2号射油器出口逆止阀关闭),因此,2号射油器出口逆止阀阀瓣处于打开状态时间较长。
  从2号射油器出口逆止阀密封面的碰损情况来看,阀瓣不是一下就脱落,而应是固定螺栓出现单侧断落后,阀瓣处于不平衡状态,从而造成密封面不规则的碰损。
  从2号射油器出口逆止阀阀瓣的固定结构来看,应是1根固定螺栓先断落,阀瓣在另1根固定螺栓的牵固下维系了一段时间,由于油流的冲击作用,阀瓣不断抖动使开口环不断碰磨,最后开口环断落,从而导致阀瓣、横销、断裂的固定螺栓及开口环脱落,阀板由于直径较大卡在2号射油器出口管道,而其他的横销、断裂的固定螺栓及开口环由于较小而被冲入润滑油系统。
  对断落固定螺栓进行光谱分析,显示该固定螺栓材质为Cr12Mo4,固定螺栓发生完全断裂,断口及附近无塑性变形,断口表面较平齐,存在明显的“贝纹线”。
  根据上述形貌和“贝纹线”的纹理特征,可以初步断定:断口失效模式为低名义应力集中的高周疲劳断裂,裂纹由表面启裂,导致启裂和裂纹扩展的应力为脉动拉应力及其在启裂部位的应力集中效应。
  射油器出口逆止阀阀瓣安装时,为了确保密封面关闭严密,需调整固定螺栓的旋入深度,这就造成逆止阀阀瓣固定螺栓螺纹没有全部旋入、固定螺栓由于固定强度不够而存在松动的情况。机组运行时2号射油器出口逆止阀阀瓣处于一种活动状态,受到管道润滑油冲击扰动,阀瓣高频率的振动容易给固定螺栓造成疲劳损伤,而固定螺栓由于存在松动情况,则加剧了疲劳损伤,最终导致固定螺栓断裂。
  3.存在问题
  (1)2号射油器出口逆止阀阀瓣固定螺栓安装不合理应是造成固定螺栓断裂的主要原因。射油器出口逆止阀阀瓣在安装时,为了确保密封面关闭严密,需调整固定螺栓的旋入深度,造成逆止阀阀瓣固定螺栓螺纹没有全部旋入,此时应根据旋入深度增加调整垫片,确保固定螺栓的安装强度,减少固定螺栓晃动,从而减低高频率的振动疲劳损伤。
  (2)检修工序安排不合理,使脱落物查找工作被动。2号射油器出口逆止阀在解体检查时缺陷得以暴露,而之前已完成了主机冷油器的清洗、回装工作,主机各轴承箱也已完成了初步清理,目前无法排除脱落物已被清理的可能。
  4.结论及建议
  (1)千方百计查找脱落部件,消除安全隐患。
  由于主机各轴承润滑油进油管路均没有滤网,脱落物存在进入主机各轴承的风险,而金属物一旦进入轴承,可能造成轴承损坏,情况严重可能造成机组被迫停运的后果。鉴于安全隐患的后果,必须千方百计予以查找。根据电力设备管理规定:对于主设备和重要辅助设备解体后发现的重大缺陷和隐患,应由有关部门组织本专业相关技术人员召开专题讨论会议,商讨处理和预防措施。
  (2)制定有效的后续措施。
  若出现一时找不到脱落部件的情况,则机组大修后的润滑油系统大流量冲洗(机组大修后的标准项目)是查找的最后机会,如在润滑油系统大流量冲洗中没能找到脱落部件,该机组将带着安全隐患投入运行。故在编制润滑油系统大流量冲洗方案时,充分考虑脱落部件的查找问题,确保临时滤网的安装质量,做好大流量冲洗后临时滤网的检查问题等。
  (3)完善安装工艺,防止缺陷重复发生。
  目前的检修工艺卡中,对此类逆止阀固定螺栓的安装工艺没有要求,必要时需联系设备厂家尽快完善此类逆止阀固定螺栓的安装工艺要求。

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