1000MW超超臨界機(jī)組最小流量閥內(nèi)漏問題分析及對(duì)比

劉躍東，石 磊

(國電泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225300)

0 引言

最小流量閥又稱鍋爐給水泵再循環(huán)閥，它安裝在給水泵出口處，連接至除氧器。為防止給水泵過熱以及防止產(chǎn)生汽蝕，給水泵的流量在任何情況下都必須不小于某一個(gè)規(guī)定的安全流量，也就是最小流量。當(dāng)鍋爐給水需要流量很小時(shí)，比如汽泵啟動(dòng)或汽泵跳閘時(shí)，需及時(shí)打開最小流量閥，把一部分高壓水由泵出口處回流到除氧器，以保證給水泵的安全運(yùn)行。最小流量閥設(shè)計(jì)為調(diào)節(jié)閥，前后設(shè)計(jì)隔斷閥，方便在線檢修隔離。最小流量閥是電廠內(nèi)閥門前后壓差最大的閥門，也是電廠內(nèi)容易內(nèi)漏的閥門之一。

閥門的結(jié)構(gòu)與密封分析是治理閥門內(nèi)漏的基石，下面主要介紹兩種常見最小流閥的結(jié)構(gòu)與密封及防治內(nèi)漏的措施。

1 CV最小流量閥

1.1 CV最小流量閥介紹

某電廠一期2×1000MW超超臨界機(jī)組最小流閥選用的是CV公司產(chǎn)品，COPES-VULCAN簡稱C-V，是美國 SPX集團(tuán)公司旗下專業(yè)性的閥門制造及服務(wù)公司。

該閥在正常情況下關(guān)閉的，在汽泵跳閘時(shí)需要自動(dòng)打開。該閥的運(yùn)行參數(shù)為：閥前：壓力12～42MPa；閥后壓力0～1MPa；閥后溫度185-200℃。這就意味著該閥必須承受高壓差，需做到防止汽蝕，降低沖刷和噪音功用。

1.2 閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)

閥門主要由閥體、閥座組件、HUSH套筒、閥芯組件、閥桿、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為上下進(jìn)氣的活塞式氣缸結(jié)構(gòu)，還配備用液壓加載油缸附件。閥門主體設(shè)計(jì)為下進(jìn)上出流體助開式結(jié)構(gòu)。

閥座組件為可拆卸式結(jié)構(gòu)，便于檢修更換；組件同時(shí)配置雙層不銹鋼濾網(wǎng)，通過兩層不銹鋼之間的縫隙來過濾，保證了閥門不會(huì)發(fā)生堵塞和損壞，濾網(wǎng)的流通能力是閥門設(shè)計(jì)流通能力的2倍，因此不用擔(dān)心閥門流通能力因?yàn)橛须s質(zhì)堵住而減小。

HUSH套筒，集結(jié)了一系列嵌套開孔的圓筒，各圓筒偏移排列，將高壓降分成許多壓力段，并始終控制在飽和蒸汽壓力之上，從而控制汽蝕的產(chǎn)生，同時(shí)避免在高壓流體中產(chǎn)生噪音。線性使末級(jí)流體切線方向離開閥芯，不會(huì)直接沖刷閥體。同時(shí)閥體采用WC6合金鋼材料，保證閥門壽命。

閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

閥芯組件采用不同于其他廠家的雙層閥塞密封設(shè)計(jì)，雙閥塞聯(lián)動(dòng)裝置，內(nèi)層閥塞與金屬閥座之間形成金屬密封，外層閥塞與軟閥座之間形成軟密封。在閥門開啟及關(guān)閉的瞬間，始終以金屬密封作為節(jié)流作用，從而保護(hù)了軟密封長期不受沖刷破壞，保證長期密封嚴(yán)密。

圖1 閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.3 CV最小流量閥典型內(nèi)漏及處理情況

1000MW機(jī)組自投產(chǎn)至今，CV最小流量閥發(fā)生多次密封面吹損事件，造成閥門內(nèi)漏，從而影響給水泵組的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。具體事故經(jīng)過及采取的措施如下：

(1)2014年2號(hào)機(jī)小修2B最小流量閥解體發(fā)現(xiàn)主閥芯、軟閥座吹損嚴(yán)重。采取措施：閥芯堆焊，更換軟閥座處理。

2014年5月30日，由中國水利學(xué)會(huì)聯(lián)合禹城大禹文化研究會(huì)、國際生態(tài)安全合作組織、全聯(lián)環(huán)境服務(wù)業(yè)商會(huì)、水利部科技推廣中心共同主辦的“中國（國際）水務(wù)高峰論壇——2014中國·禹城水生態(tài)文明建設(shè)論壇”在山東禹城開幕。此次論壇主題為“水生態(tài)文明建設(shè)與縣域經(jīng)濟(jì)”，來自全國相關(guān)政府部門、權(quán)威機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)單位的專家學(xué)者以及企業(yè)代表300余人齊聚一堂，共謀水生態(tài)文明建設(shè)之道。

(2)2015年1號(hào)機(jī)小修1A最小流量閥解體發(fā)現(xiàn)U杯密封及閥芯密封吹損。采取措施：更換U杯密封件，堆焊閥芯處理。

(3)2016年2A最小流閥解體發(fā)現(xiàn)閥體及HUSH套筒吹損嚴(yán)重。采取措施：閥體堆焊，更換HUSH籠套處理。

(4)2017年2B最小流閥解體閥芯、軟閥座，定位套筒吹損嚴(yán)重。采取措施：更換軟閥座、堆焊閥芯及定位套筒處理。

1.4 CV最小流量閥泄漏路徑分析

根據(jù)CV最小流量閥結(jié)構(gòu)，進(jìn)行泄漏路徑分析，如圖2所示。

圖2 CV最小流量閥泄漏路徑

外漏路徑：a-a 盤根泄漏；b-b 閥蓋泄漏

內(nèi)漏路徑：靜密封 1-1；6-6

最小流量閥外漏比較少，暫不分析。下面對(duì)內(nèi)漏情況進(jìn)行具體分析。

1.4.1 靜密封

1-1路徑密封失效，高壓水通過閥座墊片，會(huì)高速?zèng)_刷HUSH套筒、甚至閥本體，泄漏時(shí)間越長，沖刷越嚴(yán)重。

6-6路徑密封失效，閥塞上側(cè)腔室中高壓水順定位套筒頂部密封墊片流到閥出口側(cè)，會(huì)在流道中產(chǎn)生局部閃蒸和汽蝕，密封面會(huì)形成波浪式吹損。

1.4.2 動(dòng)密封

CV最小流量閥動(dòng)密封相對(duì)每條泄漏路徑總有兩個(gè)動(dòng)密封串聯(lián)，由這兩個(gè)共同承擔(dān)閥前后壓差，若其中一個(gè)失效后，另一個(gè)在強(qiáng)大壓差作用下，很容易發(fā)生泄漏。

2 CCI最小流量閥

2.1 CCI最小流量閥介紹

某電廠二期2×1000MW超超臨界機(jī)組最小流閥選用美國CCI公司產(chǎn)品。該閥的運(yùn)行參數(shù)為：閥前壓力12～45MPa；閥后壓力0～1MPa；閥后溫度185～200℃。二期最小流量閥參數(shù)較一期還高一些，實(shí)際運(yùn)行工況也十分惡劣。

2.2 閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)

閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

閥門主要由閥體、閥座、減壓籠套、閥桿閥芯組件、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。閥桿閥芯組件：閥門采用預(yù)啟閥金屬密封結(jié)構(gòu)。閥門關(guān)閉時(shí)，介質(zhì)起加強(qiáng)關(guān)閉作用，確保嚴(yán)密性。閥門開啟時(shí)先開啟預(yù)啟閥，平衡閥前后壓差，減小閥門開啟執(zhí)行力。

圖3 閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.3 CCI最小流量閥典型內(nèi)漏及處理情況

某廠1000MW機(jī)組，CCI最小流量閥解體發(fā)現(xiàn)主要是閥座、閥芯吹損造成閥門內(nèi)漏，堆焊閥芯、閥座處理。

2.4 CCI最小流量閥泄漏路徑分析

根據(jù)CCI最小流量閥結(jié)構(gòu)，進(jìn)行泄漏路徑分析如圖4所示。

外漏路徑：a-a 盤根泄漏；b-b 閥蓋泄漏

內(nèi)漏路徑：靜密封 1-1

動(dòng)密封 2-2；3-3

圖4 CCI最小流量閥泄漏路徑

3 兩種最小流量閥對(duì)比

通過對(duì)兩種最小流量閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)的介紹、分析，兩種最小流量閥進(jìn)行對(duì)比，具體如表1所示。

表1 兩種最小流量閥對(duì)比分析

項(xiàng) 目CVCCI密封形式金屬密封雙層密封外漏泄漏點(diǎn)22內(nèi)漏泄漏點(diǎn)63介質(zhì)流向流開流關(guān)構(gòu)造多級(jí)節(jié)流減壓多級(jí)迷宮減壓維護(hù)零部件多,密封件多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維修技術(shù)含量高零部件較少,密封件少,維修麻煩

4 最小流量閥內(nèi)漏分析及防范措施

4.1 最小流量閥內(nèi)漏原因

針對(duì)最小流量閥內(nèi)漏常見問題，初步分析造成閥門內(nèi)漏的主要原因有以下幾個(gè)原因：返修的閥芯、閥座加工及裝配工藝不當(dāng)，造成內(nèi)漏；現(xiàn)場部件回裝工藝不當(dāng)，各密封件沒按設(shè)計(jì)部位或厚度安裝；調(diào)試定位及小開度設(shè)置問題，造成閥門內(nèi)漏；系統(tǒng)雜質(zhì)卡澀在密封面，造成內(nèi)漏；運(yùn)行操作不當(dāng)造成內(nèi)漏，應(yīng)盡量避免小開度對(duì)閥門的沖刷。

4.2 防范措施

根據(jù)上述原因分析總結(jié)檢修中注意事項(xiàng)，具體采取防范措施如下：

(1)閥芯修復(fù)。修復(fù)廠家熟悉閥芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，按照閥芯結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行施工，特別是金屬密封面的加工及熱處理工藝；U型密封環(huán)安裝方向，確保開口朝向高壓側(cè)；閥桿不能彎曲，絲桿防止碰傷；更換所有新的密封件備品，注意密封件厚度尺寸及配合間隙；閥體吹損后修復(fù)注意平整度和水平度，及槽深度尺寸，不可隨意改變槽深尺寸。

(2)安裝調(diào)試。有密封墊和盤根更換新備品，安裝前，清理干凈，并校核尺寸；U型密封環(huán)開口方向朝向高壓側(cè)；閥門回裝后，閥桿連接定位確保關(guān)閉到0位；小開度設(shè)置為調(diào)節(jié)死區(qū)，不在小開度運(yùn)行，防止小開度節(jié)流沖刷；盤根安裝后適度緊力，以不滲漏為準(zhǔn)；控制氣壓在0.55～0.6MPa范圍內(nèi)；回裝后，檢查執(zhí)行器有無漏氣，定位器切換到就地，關(guān)閥到90%左右，觀察如閥門不能保持，說明有漏氣需檢查排除。

5 結(jié)語

通過對(duì)某電廠一、二期2×1000MW機(jī)組最小流量閥內(nèi)部構(gòu)造、密封點(diǎn)及泄漏路徑的分析，根據(jù)曾發(fā)生內(nèi)漏問題制定防范措施，保證最小流量閥長期可靠運(yùn)行。