某燃机电厂高旁阀内漏故障处理

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摘要：针对高旁阀修后短期内频繁内漏的问题，分析总结故障原因，提出一种阀门改型的方法，采用防止密封面冲刷结构并带有保护套的阀芯结构，避免阀门密封面受到汽水冲刷，同时采用退让槽特殊设计的阀座，且保证阀座硬度高于阀芯硬度。改型后的阀门，在多次机组启停后检查均未出现内漏问题。

关键词：高旁阀；内漏；密封组件；防冲刷结构

引言

某燃机电厂一期现有三套STAG109FA单轴联合循环机组，单台机组额定功率390MW，由PG9351FA型燃气轮机、D10型三压再热系统的双缸双流式汽轮机、390H型氢冷发电机和三压再热带冷凝器除氧的自然循环余热锅炉组成。其高压蒸汽管道及旁路系统中的高压旁路调节阀采用国外CCIBTG制造的VLB125-BTC型气动调节阀。目前三台机组已运行15年，近年来在机组/阀门检修后，高压旁路调节阀均在一段时间内出现了严重内漏情况，阀门解体后发现阀芯在启停若干次后就出现吹损冲刷情况，且由于阀座经多次研磨后，堆焊层大部研磨减薄。高旁阀内漏严重影响机组的热效率[1]、增加了发电能耗；内漏还会导致其阀后管道温度一直超标，给管道的正常运行带来一定的安全隐患；同时由于阀门维修周期长、费用高，给机组运行的经济性带来不利影响。为解决该问题，通过多方考察研究，最终决定对高压旁路阀的阀芯、阀座改造和更换。

1阀门内漏原因分析

高旁阀是汽轮机高压旁路系统中最重要的构成部分，高旁阀由于其工作特点，极易发生振动、内漏等故障缺陷[2-4]，参照类似故障产生的原因，针对本文提到的高旁阀内漏故障，从以下几个方面对该缺陷产生原因进行分析。

1.1运行工况分析

机组启动过程中，当余热锅炉的高压过热蒸汽压力值达到底线压力3.9MPa时，高旁阀开始以底线压力为标的值的旁路压力控制，将多余的高温蒸汽经减温后排向凝汽器。随着高压主汽控制阀逐渐打开，高压蒸汽流入汽机，高旁阀关闭。在其后的正常运行过程中，高旁阀一直关闭，阀前为高压主蒸汽的温度/压力参数（574.9℃/10.4MPa），阀前阀后有较大的温度/压力差值，阀门工作工况较为恶劣。

1.2运行方式分析

燃气-蒸汽联合循环机组由于启停速度快、能源利用率高、调峰能力强等特点，非常适合于电网调峰调度。2016年度，#3机组共点火启动高达178次，涵盖冷态、温态及热态启动。高旁阀在机组启动过程中，主汽管道内蒸汽带水，有大量高速湿蒸汽冲刷在阀芯上，当蒸汽中夹带部分水珠或异物时，对阀芯冲刷非常大，往往启机一次就已经将阀门密封线冲刷损坏。在阀门关闭前，由于水滴或异物的高速冲击，已经导致了高旁阀密封线的损坏，造成内漏，这也是导致高旁阀内漏最主要的原因。

1.3结构分析

高旁阀芯未采用足够保护方式，导致湿蒸汽或异物直接冲刷在阀芯上，并且其阀笼开口排列方式设计不够合理，进而阀芯容易受到吹损，尤其阀门开度在25%以内的冲蚀痕迹非常明显。同时阀门采用预启阀结构，但是并不带有蝶形弹簧，阀门定心位置较差，尽管预启阀通流面积较小，但是在小阀芯研磨不好的情况下仍会产生泄漏。

2改型方案

2.1阀芯升级改造

原有结构湿蒸汽在阀门开启过程中冲刷密封面，阀门密封性能破坏，为提高阀芯的抗冲刷能力，阀芯参考一种防止密封面冲刷结构[5]，在外部加增保护套，改型后湿蒸汽通过孔板后冲刷在保护套上，避免阀门湿蒸汽直接冲刷在阀芯，有效保护了阀芯。升级改造前后的阀芯密封面结构对比如图1所示，升级完成后的阀芯阀座详见图2。改进阀芯采用先导式结构，阀门在开关过程中将先导阀打开，阀芯上装有弹簧，从而使阀门通过平衡孔保证阀芯上下腔压力平衡，阀门启闭力量小，在阀门关闭时，阀芯在执行机构推力作用下，克服弹簧顶力，预启阀密封面与阀芯密封面贴合，关闭了平衡孔通道，从而使平衡孔不产生泄漏，其剖面图见图3所示。

2.2阀座升级改造

阀门阀座为具有退让槽的特殊设计，保证保护套不会影响阀门凡尔线闭合。阀座采用F91基体堆焊司太立硬质合金，并保证阀座硬度高于阀芯硬度。

3实施效果

2017年初按照上述方案对#3机高旁阀进行升级改造，切割去除原有阀座，更换升级后的阀芯，焊接新的阀座。修理后经过10次启停机，监测显示阀后温度状态正常，全年#3机共点火启动94次，从未发生内漏问题。为此，在2017年#2机组A修期间增加了#2机高旁阀升级改造项目，同样获得了良好的效果。截止目前为止，在机组启停频繁的情况下未发生原来的问题，#2、#3机组启停次数见图4。

4结束语

（1）改型后的阀芯采用保护套的方式避免了湿蒸汽直接冲刷在阀芯上，极大提高了阀芯的使用寿命，延长了检修周期，提高了机组热效率。（2）鉴于目前燃机运行方式导致的机组点火启动次数频繁，对公司剩下的其他机组高压蒸汽旁路压力调节阀相继进行升级改造。

参考文献：

[1]杨小琨，许星，李建刚.汽轮机高压旁路阀门内漏的热经济性分析[J].汽轮机技术，2012，54（05）：365-367.

[2]张海丰，桂朝伟，贾铁鑫.浅谈汽轮机旁路供热调试过程中的问题与处理方法[J].电站辅机，2019，40（03）：30-32+39.

[3]薄鼎彪.电厂高压旁路阀振动、内漏分析及其对策[J].湖州师范学院学报，2015，37（S1）：21-22.

[4]吴蔚宇，王小艳，胡沁坤，等.电厂高旁阀振动原因分析及处理[J].湖南电力，2017，37（03）：65-67.

[5]蔡明荣.一种防止密封面受到冲刷的阀门结构：中国，201320125076.8[P].2013-08-21.

作者：吴静沛 朱伟雄 单位：杭州华电半山发电有限公司