②实际生产过程中，为保证机组转速稳定，杆阀接头需不断带动调节阀阀杆上下运动，阀梁的高频振动带动阀杆一起做高频振动，加之在阀杆上部有放大作用，阀杆与阀杆接头的连接部位一直承受加大的"高频的交变载荷，更容易产生疲劳；同时因调节阀阀杆较细，频繁的高频振动更容易造成阀杆强度下降，经过长时间的积累，若转速突然提降过快，造成阀杆载荷突然变大，将导致阀杆与阀杆接头的连接部位瞬时承受的载荷加大，最终导致阀杆疲劳断裂现象的发生。

2.2.2 设备制造缺陷原因

①调节气阀阀杆接头处是螺纹连接，中间有一个固定销，此设计存在很大的缺陷，装配时由于现场条件及工装的限制达不到热装的条件，螺纹预紧力不够，同时固定销是螺纹拧紧后现场打孔，这不但加大了螺纹处的应力，而且使得阀杆的强度降低。由于高频交变载荷的存在，使的固定销高频晃动摩擦，销孔不断扩大，最终导致阀杆强度下降疲劳断裂。

②调节汽阀阀杆与阀梁总成无阻尼装置，两者接触面为硬碰硬接触，容易使汽流激振加剧，导致阀杆上部与阀杆接头处振动加大，更容易产生应力集中，导致疲劳断裂。

③阀粱总成两端为方形端面结构，不利于汽流的流通，汽流从左右两端进入腔室后容易对端面产生不规则的冲击，更容易导致汽流激振的发生。

④阀碟螺栓强度不够，应采用强度更好的材料；同时与阀粱配合面间隙过大，容易诱发汽流激振，导致应力集中产生疲劳断裂。

3 应对措施

根据现场机组的实际运行情况，结合以上对阀杆及阀碟螺栓断裂原因的分析，除了加强工艺纪律，尽量避免野蛮操作外，必须通过有效的论证以及合理的设计、制造、安装，对阀杆及阀碟螺栓进行改进，来避免类似情况的再次发生，切实提高汽轮机运行稳定性：

①重新核算汽轮机的运行工况，改造进汽室及修改调阀特性曲线（改造阀座，变更喷嘴数量），重新设计各个阀碟的尺寸、重量，做到常用工况条件下保持第Ⅳ阀打开状态，尽量避免第Ⅳ阀或第V阀碟的半开状态，第V阀座作为流量调节阀，常用工况条件下保持关闭，从而尽量避免汽流激振引起的阀碟螺栓疲劳应力损伤，防止发生疲劳断裂。

②将阀梁本身进行改造，两端由方形结构改为圆锥形结构，从而减小汽流对阀梁两端的冲击，尽量减少阀梁本身带来的高频振动，同时阀梁总成（阀碟、螺栓、套筒）改用球面配合，增加气密性，改善间隙配合，从而尽量减小疲劳损伤。

③调节汽阀阀杆与阀梁总成之间增加蝶形弹簧，以增大阻尼，缓解汽流激振作用在阀杆上方，引起阀杆接头处的应力损伤，同时阀杆材料采用高温喷涂渗氮处理工艺。

④由于阀杆的高频激振容易在接头处放大，从而造成阀杆上端销孔处断裂，为此将阀杆接头处设计成双螺母放松式结构。将横销（件号3）上移，以减小因在螺纹处打销孔而产生的应力集中不良影响，同时增加锁紧螺母一颗（件号4），以增加螺纹预紧力，减小由于激振造成的螺纹疲劳损伤。

⑤在阀碟螺栓选型过程中，将阀碟螺栓跳档使用，适当增大阀碟螺栓直径，以增加阀碟螺栓根部承受交变应力的强度;同时阀碟螺栓安装采用热紧工艺，以减小螺纹间隙及受热不均匀造成的应力集中;升级阀碟螺栓材质，采用百万级给水泵叶片材料2Cr12NiMo1 W1V-5，同时尽量减少阀碟螺栓的长度。

图5 碟形弹簧的位置

图6 拉杆连接部分

4 改造效果及结论

改造后该汽轮机运行状况较之前明显好转，各个运行参数比改造前都明显降低，运行效率较之前更加高效，机组整体运行更加平稳，保障了装置安稳优长周期运行，改造达到了预期效果。

综上所述，针对石化装置汽轮机出现的调速阀阀杆断裂及阀碟螺栓断裂等故障，本文结合实际情况，通过重新核算汽轮机运行工况，改造或改良故障件本身的结构等措施，尽量避免或减少汽流激振引起的高频振动对调速阀阀杆、阀碟螺栓造成的疲劳损伤，从而提高了汽轮机的运行效率，保证了装置稳定运行，可为石化汽轮机解决类似问题的起到一定的借鉴作用。