某汽輪機(jī)2號(hào)射油器出口逆止閥閥瓣脫落分析
2018-05-09
1.現(xiàn)場(chǎng)檢查
某機(jī)組檢修時(shí),汽輪機(jī)機(jī)主油箱內(nèi)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的逆止閥進(jìn)行解體檢查時(shí),發(fā)現(xiàn)2號(hào)射油器出口逆止閥閥瓣脫落,2號(hào)射油器逆止閥閥瓣1個(gè)固定螺栓、橫銷、開口環(huán)及1號(hào)射油器出口逆止閥開口環(huán)(共4件)已脫落不見,見圖。
該機(jī)組投產(chǎn)至今,于2010年進(jìn)行首次大修,本次大修為第二次。在2010年時(shí),由于考慮到機(jī)組運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng),當(dāng)時(shí)沒(méi)有對(duì)2號(hào)機(jī)主油箱內(nèi)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的各逆止閥進(jìn)行解體檢查,本次是機(jī)組投產(chǎn)后次對(duì)其進(jìn)行大修。
從該機(jī)組2號(hào)射油器出口逆止閥閥瓣的碰損情況來(lái)看(見下圖),2號(hào)射油器出口逆止閥閥瓣脫落已有一段時(shí)間。但查閱2號(hào)機(jī)潤(rùn)滑油運(yùn)行參數(shù),無(wú)法確定異常出現(xiàn)的時(shí)間。(SIS系統(tǒng)可查至2014年6月,2號(hào)射油器出口逆止閥閥瓣脫落后,主機(jī)潤(rùn)滑油壓力應(yīng)出現(xiàn)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)壓力正常、而停運(yùn)后有所降低的異常現(xiàn)象)
2號(hào)射油器逆止閥閥瓣斷落的固定螺栓剩下一段,另一根固定螺栓存在明顯的松動(dòng)情況,固定螺栓擺動(dòng)幅度較大。檢查其他逆止閥的固定螺栓,普遍存在松動(dòng)明顯的情況。
為了查找脫落的2號(hào)射油器逆止閥閥瓣固定螺栓、橫銷、開口環(huán)及1號(hào)射油器出口逆止閥開口環(huán),已對(duì)主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)各可能遺留部位用內(nèi)窺鏡檢查,但沒(méi)有找到相關(guān)部件。

2.原因分析
該汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)2號(hào)射油器出口逆止閥為可調(diào)式(通過(guò)調(diào)整閥瓣頂桿調(diào)節(jié)潤(rùn)滑油壓力),機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)2號(hào)射油器工作(出口逆止閥打開)提供潤(rùn)滑油,機(jī)組停運(yùn)后交流潤(rùn)滑油泵工作提供潤(rùn)滑油(此時(shí)2號(hào)射油器出口逆止閥關(guān)閉),因此,2號(hào)射油器出口逆止閥閥瓣處于打開狀態(tài)時(shí)間較長(zhǎng)。
從2號(hào)射油器出口逆止閥密封面的碰損情況來(lái)看,閥瓣不是一下就脫落,而應(yīng)是固定螺栓出現(xiàn)單側(cè)斷落后,閥瓣處于不平衡狀態(tài),從而造成密封面不規(guī)則的碰損。
從2號(hào)射油器出口逆止閥閥瓣的固定結(jié)構(gòu)來(lái)看,應(yīng)是1根固定螺栓先斷落,閥瓣在另1根固定螺栓的牽固下維系了一段時(shí)間,由于油流的沖擊作用,閥瓣不斷抖動(dòng)使開口環(huán)不斷碰磨,Z后開口環(huán)斷落,從而導(dǎo)致閥瓣、橫銷、斷裂的固定螺栓及開口環(huán)脫落,閥板由于直徑較大卡在2號(hào)射油器出口管道,而其他的橫銷、斷裂的固定螺栓及開口環(huán)由于較小而被沖入潤(rùn)滑油系統(tǒng)。
對(duì)斷落固定螺栓進(jìn)行光譜分析,顯示該固定螺栓材質(zhì)為Cr12Mo4,固定螺栓發(fā)生完全斷裂,斷口及附近無(wú)塑性變形,斷口表面較平齊,存在明顯的“貝紋線”。
根據(jù)上述形貌和“貝紋線”的紋理特征,可以初步斷定:斷口失效模式為低名義應(yīng)力集中的高周疲勞斷裂,裂紋由表面啟裂,導(dǎo)致啟裂和裂紋擴(kuò)展的應(yīng)力為脈動(dòng)拉應(yīng)力及其在啟裂部位的應(yīng)力集中效應(yīng)。
射油器出口逆止閥閥瓣安裝時(shí),為了確保密封面關(guān)閉嚴(yán)密,需調(diào)整固定螺栓的旋入深度,這就造成逆止閥閥瓣固定螺栓螺紋沒(méi)有全部旋入、固定螺栓由于固定強(qiáng)度不夠而存在松動(dòng)的情況。機(jī)組運(yùn)行時(shí)2號(hào)射油器出口逆止閥閥瓣處于一種活動(dòng)狀態(tài),受到管道潤(rùn)滑油沖擊擾動(dòng),閥瓣高頻率的振動(dòng)容易給固定螺栓造成疲勞損傷,而固定螺栓由于存在松動(dòng)情況,則加劇了疲勞損傷,Z終導(dǎo)致固定螺栓斷裂。
3.存在問(wèn)題
?。?)2號(hào)射油器出口逆止閥閥瓣固定螺栓安裝不合理應(yīng)是造成固定螺栓斷裂的主要原因。射油器出口逆止閥閥瓣在安裝時(shí),為了確保密封面關(guān)閉嚴(yán)密,需調(diào)整固定螺栓的旋入深度,造成逆止閥閥瓣固定螺栓螺紋沒(méi)有全部旋入,此時(shí)應(yīng)根據(jù)旋入深度增加調(diào)整墊片,確保固定螺栓的安裝強(qiáng)度,減少固定螺栓晃動(dòng),從而減低高頻率的振動(dòng)疲勞損傷。
?。?)檢修工序安排不合理,使脫落物查找工作被動(dòng)。2號(hào)射油器出口逆止閥在解體檢查時(shí)缺陷得以暴露,而之前已完成了主機(jī)冷油器的清洗、回裝工作,主機(jī)各軸承箱也已完成了初步清理,目前無(wú)法排除脫落物已被清理的可能。
4.結(jié)論及建議
(1)千方百計(jì)查找脫落部件,消除安全隱患。
由于主機(jī)各軸承潤(rùn)滑油進(jìn)油管路均沒(méi)有濾網(wǎng),脫落物存在進(jìn)入主機(jī)各軸承的風(fēng)險(xiǎn),而金屬物一旦進(jìn)入軸承,可能造成軸承損壞,情況嚴(yán)重可能造成機(jī)組被迫停運(yùn)的后果。鑒于安全隱患的后果,必須千方百計(jì)予以查找。根據(jù)電力設(shè)備管理規(guī)定:對(duì)于主設(shè)備和重要輔助設(shè)備解體后發(fā)現(xiàn)的重大缺陷和隱患,應(yīng)由有關(guān)部門組織本專業(yè)相關(guān)技術(shù)人員召開專題討論會(huì)議,商討處理和預(yù)防措施。
(2)制定有效的后續(xù)措施。
若出現(xiàn)一時(shí)找不到脫落部件的情況,則機(jī)組大修后的潤(rùn)滑油系統(tǒng)大流量沖洗(機(jī)組大修后的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目)是查找的Z后機(jī)會(huì),如在潤(rùn)滑油系統(tǒng)大流量沖洗中沒(méi)能找到脫落部件,該機(jī)組將帶著安全隱患投入運(yùn)行。故在編制潤(rùn)滑油系統(tǒng)大流量沖洗方案時(shí),充分考慮脫落部件的查找問(wèn)題,確保臨時(shí)濾網(wǎng)的安裝質(zhì)量,做好大流量沖洗后臨時(shí)濾網(wǎng)的檢查問(wèn)題等。
(3)完善安裝工藝,防止缺陷重復(fù)發(fā)生。
目前的檢修工藝卡中,對(duì)此類逆止閥固定螺栓的安裝工藝沒(méi)有要求,必要時(shí)需聯(lián)系設(shè)備廠家盡快完善此類逆止閥固定螺栓的安裝工藝要求。