浅谈1000MW超超临界火电机组中低压旁路阀内漏问题的优化改造

摘要：汽轮机旁路系统是与汽轮机并联的蒸汽减温减压系统，主要由旁路蒸汽管道、阀门、控制系统及执行机构组成，其作用是将锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机而引到下一级压力和温度的蒸汽管道或直接引入凝汽器。文章介绍了1000MW超超临界火电机组中低压旁路阀内漏问题的优化改造情况和使用效果。
　　关键词：超超临界火电机组；低压旁路阀；内漏问题；优化改造；汽轮机旁路系统 文献标识码：A
　　1 概述
　　某1000MW超超临界火力机组的低压旁路阀采用CCI公司生产的NBSE60-500-2阀门。自2006年机组陆续投运以来，4台机组的低旁阀逐渐出现内漏，经多次检修后始终无法彻底解决重新启机后的低旁阀内漏问题。本文以此为契机，展开分析与改造。
　　低旁阀要想达到理想的使用效果安装是非常重要的，阀门安装垂直布置，最利于维护、检修工作。一般情况，其他布置也可以，但必须和生产厂家协商确定。
　　入口管（自流通蒸汽管的歧管和低旁阀入口之间）必须确保凝结水能流回流通蒸汽管，从而避免凝结水导致的热震动。必须避免水袋。若做不到，管段必须装备具备充分能力和压差的恒动作排水设施。为避免噪音和震动，建议直接在阀门的上游安装一段长度为内径5～10倍长的直管线，应避免在阀门入口附近安装带两个位于不同平面的肘的S-弯管。若设计中包括几段通用管的旁路阀歧管，必须进行测量，以消除不期望的回声导致的入口管中的压力震荡。阀门应预热到流通蒸汽温度下约50℃（最大100℃），若阀门与HRH（热预热器）间距超过2米，必须单独安装一段连接到阀门入口的预热管。旁路阀因具有良好的紧密性，因此不再需要额外的上游隔离阀。
　　出水管应避免在阀门下游出口管上升。由于凝结水聚集，管上升有形成水袋的危险。高旁阀行程开时，易造成严重水击并引起破坏。
　　若上升管不可避免，必须装配开排水设备。若不能装开排水设备，必须装配可靠的恒动作排水设备，一个用于凝结水积聚的小装置和集成到启动序列的大装置。
　　旁路阀的外力和力矩阀门必须自由挂在管上。它们不能有固定点，若阀体比与其连接的管直，则管道系统设计正确，例如各种阀门喷嘴的管段模具必须比连接管大。若该条件实现，阀体能不失真地传送外力和力矩，不会有削弱阀门可操作性的不良效果。
　　阀门可接触性、拆卸对于旁路阀，建议在阀门上面和四周留有足够的空间以便于检修。液压系统设计在伺服阀和液压泵之间的泄露管中不允许有静态压力，否则会加重伺服阀的压力。
　　降低噪音措施直接在阀门下游装配一段至少长为5xI.D.（最小2m）的厚壁直管段，内径尽可能符合尺寸图所示的阀门出口喷嘴内径。若直管段紧挨肘，我们建议张开直管段的下游以提供锥形过渡段，同时装配一个直径扩大的肘以降低蒸汽速度。
　　2 低旁阀概述
　　2.1 低旁阀的结构
　　低旁阀采用上阀笼笼罩导向、平衡式阀芯设计，阀座下游为整流式下阀笼，阀后为线性弹簧式喷嘴，阀门采用先减压、后减温的方式达到减温减压的效果。现场阀门采取的是下进侧出的管道布局。在低旁出口管道进入冷凝器前安装有三级喷水减温器。
　　2.2 低旁阀的作用
　　因为低旁三级减温是低旁动作后自动开启的，其作用是当低旁开启时，降低低旁排入凝汽器蒸汽温度，从而保护凝汽器和防止热汽返回低压缸使低压缸过热。而产生内漏的危害因为低旁后的蒸汽是去凝汽器的，如果低旁减温门后温度高，说明有高温蒸汽进入凝汽器，可能会造成凝汽器铜管胀口泄漏，同时还说明低旁调整门内漏，机组经济性差，因此如何改善低旁阀可靠性是我们追求的目标。
　　3 低旁阀内漏原因分析
　　3.1 低旁阀内漏现状
　　从解体后的低旁阀阀芯、阀座和阀笼的损伤部位来看，基本都是位于阀门开度在25%以内的冲蚀痕迹，虽然引起阀门内漏的原因有很多，但是根据我们的调研和用户反映的实际情况分析，密封面受到湿蒸汽冲蚀和小开度阀门喉颈部位的局部蒸汽流速过高是引起低旁阀内漏的一个主要原因。
　　3.2 内漏原因分析
　　3.2.1 初步分析。在阀门开启过程中，由于蒸汽的过热度太低，蒸汽中混合着大量的水汽，湿蒸汽通过笼罩上的开孔流道对阀芯斜面密封面产生的冲蚀，引起阀芯密封面的最初损伤，造成阀门关闭不严。在机组启动完成后，低旁阀全关，由于已经在阀芯密封面上形成了微创伤，在相应的损伤位置就会泄漏，而泄漏产生的高速流既会加剧阀芯和阀笼的损伤，同时又会在阀座密封面上形成损伤。
　　3.2.2 实验分析。针对冲刷阀芯凹坑处，我们利用11x和500x的电子显微成像图分析，得出的结果是水冲蚀造成的阀芯凹坑。