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某燃機(jī)電廠高旁閥內(nèi)漏故障處理

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某燃機(jī)電廠高旁閥內(nèi)漏故障處理

摘要:針對(duì)高旁閥修后短期內(nèi)頻繁內(nèi)漏的問題,分析總結(jié)故障原因,提出一種閥門改型的方法,采用防止密封面沖刷結(jié)構(gòu)并帶有保護(hù)套的閥芯結(jié)構(gòu),避免閥門密封面受到汽水沖刷,同時(shí)采用退讓槽特殊設(shè)計(jì)的閥座,且保證閥座硬度高于閥芯硬度。改型后的閥門,在多次機(jī)組啟停后檢查均未出現(xiàn)內(nèi)漏問題。

關(guān)鍵詞:高旁閥;內(nèi)漏;密封組件;防沖刷結(jié)構(gòu)

引言

某燃機(jī)電廠一期現(xiàn)有三套STAG109FA單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組,單臺(tái)機(jī)組額定功率390MW,由PG9351FA型燃?xì)廨啓C(jī)、D10型三壓再熱系統(tǒng)的雙缸雙流式汽輪機(jī)、390H型氫冷發(fā)電機(jī)和三壓再熱帶冷凝器除氧的自然循環(huán)余熱鍋爐組成。其高壓蒸汽管道及旁路系統(tǒng)中的高壓旁路調(diào)節(jié)閥采用國外CCIBTG制造的VLB125-BTC型氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。目前三臺(tái)機(jī)組已運(yùn)行15年,近年來在機(jī)組/閥門檢修后,高壓旁路調(diào)節(jié)閥均在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了嚴(yán)重內(nèi)漏情況,閥門解體后發(fā)現(xiàn)閥芯在啟停若干次后就出現(xiàn)吹損沖刷情況,且由于閥座經(jīng)多次研磨后,堆焊層大部研磨減薄。高旁閥內(nèi)漏嚴(yán)重影響機(jī)組的熱效率[1]、增加了發(fā)電能耗;內(nèi)漏還會(huì)導(dǎo)致其閥后管道溫度一直超標(biāo),給管道的正常運(yùn)行帶來一定的安全隱患;同時(shí)由于閥門維修周期長、費(fèi)用高,給機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性帶來不利影響。為解決該問題,通過多方考察研究,最終決定對(duì)高壓旁路閥的閥芯、閥座改造和更換。

1閥門內(nèi)漏原因分析

高旁閥是汽輪機(jī)高壓旁路系統(tǒng)中最重要的構(gòu)成部分,高旁閥由于其工作特點(diǎn),極易發(fā)生振動(dòng)、內(nèi)漏等故障缺陷[2-4],參照類似故障產(chǎn)生的原因,針對(duì)本文提到的高旁閥內(nèi)漏故障,從以下幾個(gè)方面對(duì)該缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。

1.1運(yùn)行工況分析

機(jī)組啟動(dòng)過程中,當(dāng)余熱鍋爐的高壓過熱蒸汽壓力值達(dá)到底線壓力3.9MPa時(shí),高旁閥開始以底線壓力為標(biāo)的值的旁路壓力控制,將多余的高溫蒸汽經(jīng)減溫后排向凝汽器。隨著高壓主汽控制閥逐漸打開,高壓蒸汽流入汽機(jī),高旁閥關(guān)閉。在其后的正常運(yùn)行過程中,高旁閥一直關(guān)閉,閥前為高壓主蒸汽的溫度/壓力參數(shù)(574.9℃/10.4MPa),閥前閥后有較大的溫度/壓力差值,閥門工作工況較為惡劣。

1.2運(yùn)行方式分析

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組由于啟停速度快、能源利用率高、調(diào)峰能力強(qiáng)等特點(diǎn),非常適合于電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)度。2016年度,#3機(jī)組共點(diǎn)火啟動(dòng)高達(dá)178次,涵蓋冷態(tài)、溫態(tài)及熱態(tài)啟動(dòng)。高旁閥在機(jī)組啟動(dòng)過程中,主汽管道內(nèi)蒸汽帶水,有大量高速濕蒸汽沖刷在閥芯上,當(dāng)蒸汽中夾帶部分水珠或異物時(shí),對(duì)閥芯沖刷非常大,往往啟機(jī)一次就已經(jīng)將閥門密封線沖刷損壞。在閥門關(guān)閉前,由于水滴或異物的高速?zèng)_擊,已經(jīng)導(dǎo)致了高旁閥密封線的損壞,造成內(nèi)漏,這也是導(dǎo)致高旁閥內(nèi)漏最主要的原因。

1.3結(jié)構(gòu)分析

高旁閥芯未采用足夠保護(hù)方式,導(dǎo)致濕蒸汽或異物直接沖刷在閥芯上,并且其閥籠開口排列方式設(shè)計(jì)不夠合理,進(jìn)而閥芯容易受到吹損,尤其閥門開度在25%以內(nèi)的沖蝕痕跡非常明顯。同時(shí)閥門采用預(yù)啟閥結(jié)構(gòu),但是并不帶有蝶形彈簧,閥門定心位置較差,盡管預(yù)啟閥通流面積較小,但是在小閥芯研磨不好的情況下仍會(huì)產(chǎn)生泄漏。

2改型方案

2.1閥芯升級(jí)改造

原有結(jié)構(gòu)濕蒸汽在閥門開啟過程中沖刷密封面,閥門密封性能破壞,為提高閥芯的抗沖刷能力,閥芯參考一種防止密封面沖刷結(jié)構(gòu)[5],在外部加增保護(hù)套,改型后濕蒸汽通過孔板后沖刷在保護(hù)套上,避免閥門濕蒸汽直接沖刷在閥芯,有效保護(hù)了閥芯。升級(jí)改造前后的閥芯密封面結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖1所示,升級(jí)完成后的閥芯閥座詳見圖2。改進(jìn)閥芯采用先導(dǎo)式結(jié)構(gòu),閥門在開關(guān)過程中將先導(dǎo)閥打開,閥芯上裝有彈簧,從而使閥門通過平衡孔保證閥芯上下腔壓力平衡,閥門啟閉力量小,在閥門關(guān)閉時(shí),閥芯在執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力作用下,克服彈簧頂力,預(yù)啟閥密封面與閥芯密封面貼合,關(guān)閉了平衡孔通道,從而使平衡孔不產(chǎn)生泄漏,其剖面圖見圖3所示。

2.2閥座升級(jí)改造

閥門閥座為具有退讓槽的特殊設(shè)計(jì),保證保護(hù)套不會(huì)影響閥門凡爾線閉合。閥座采用F91基體堆焊司太立硬質(zhì)合金,并保證閥座硬度高于閥芯硬度。

3實(shí)施效果

2017年初按照上述方案對(duì)#3機(jī)高旁閥進(jìn)行升級(jí)改造,切割去除原有閥座,更換升級(jí)后的閥芯,焊接新的閥座。修理后經(jīng)過10次啟停機(jī),監(jiān)測顯示閥后溫度狀態(tài)正常,全年#3機(jī)共點(diǎn)火啟動(dòng)94次,從未發(fā)生內(nèi)漏問題。為此,在2017年#2機(jī)組A修期間增加了#2機(jī)高旁閥升級(jí)改造項(xiàng)目,同樣獲得了良好的效果。截止目前為止,在機(jī)組啟停頻繁的情況下未發(fā)生原來的問題,#2、#3機(jī)組啟停次數(shù)見圖4。

4結(jié)束語

(1)改型后的閥芯采用保護(hù)套的方式避免了濕蒸汽直接沖刷在閥芯上,極大提高了閥芯的使用壽命,延長了檢修周期,提高了機(jī)組熱效率。(2)鑒于目前燃機(jī)運(yùn)行方式導(dǎo)致的機(jī)組點(diǎn)火啟動(dòng)次數(shù)頻繁,對(duì)公司剩下的其他機(jī)組高壓蒸汽旁路壓力調(diào)節(jié)閥相繼進(jìn)行升級(jí)改造。

參考文獻(xiàn):

[1]楊小琨,許星,李建剛.汽輪機(jī)高壓旁路閥門內(nèi)漏的熱經(jīng)濟(jì)性分析[J].汽輪機(jī)技術(shù),2012,54(05):365-367.

[2]張海豐,桂朝偉,賈鐵鑫.淺談汽輪機(jī)旁路供熱調(diào)試過程中的問題與處理方法[J].電站輔機(jī),2019,40(03):30-32+39.

[3]薄鼎彪.電廠高壓旁路閥振動(dòng)、內(nèi)漏分析及其對(duì)策[J].湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào),2015,37(S1):21-22.

[4]吳蔚宇,王小艷,胡沁坤,等.電廠高旁閥振動(dòng)原因分析及處理[J].湖南電力,2017,37(03):65-67.

[5]蔡明榮.一種防止密封面受到?jīng)_刷的閥門結(jié)構(gòu):中國,201320125076.8[P].2013-08-21.

作者:吳靜沛 朱偉雄 單位:杭州華電半山發(fā)電有限公司