1000_MW汽轮发电机组低压旁路阀内漏分析与处理_姜建强.pdf

第26卷 第1期2023年2月Vol.26 No.1Feb.2023山东电力高等专科学校学报Journal of Shandong Electric Power College0引言某电厂1号、2号机组为1000 MW国产超超临界燃煤发电机组，汽轮机旁路系统采用两级串联旁路系统，该系统高压旁路阀和低压旁路阀的安装位置分别位于汽机房8.2 m处和16.5 m处。高压旁路阀的容量为锅炉最大连续蒸发量（BMCR）的30%。低压旁路阀的形式为角式，水平进、下出，执行机构垂直布置。低压旁路阀入口管道设计温度为620，设计压力为5.855 MPa；出口管道设计温度为160，设计压力为0.6 MPa。机组投产后多次出现低压旁路阀内漏现象，造成阀后管道超温，常常需投入减温水进行降温调节，不仅降低了机组的运行经济性，而且易对阀后管道造成冲蚀，降低了设备运行的可靠性。为保障机组安全运行，该厂多次在计划检修期间将内漏的低压旁路阀解体检修，将阀芯进行补焊车削加工，参照阀座制作胎具进行研磨，在保证阀门试口合格后进行回装，但机组启动后又发生内漏。可见通过传统的阀门检修工艺无法彻底解决该问题。通过多方调研发现，低压旁路阀内漏现象在国内大多数电厂普遍存在，一直没有得到有效解决。为提高机组可靠性，彻底消除内漏隐患，本文对该厂低压旁路阀内漏的原因进行了分析，并对处理过程进行了详细阐述，为同类型机组低压旁路阀内漏问题的处理提供了有益借鉴。1低压旁路阀内漏的危害汽轮机旁路系统是为了适应再热式机组启停及事故情况的一种调节和保护系统。其主要功能为改善启动条件，加快机组启动时间，保护锅炉再热器，1000 MW汽轮发电机组低压旁路阀内漏分析与处理姜建强，王勇，张成振（国能寿光发电有限责任公司，山东潍坊262714）摘要：针对某电厂1000 MW汽轮发电机组低压旁路阀多次出现内漏的问题，介绍了低压旁路阀内漏的危害，分析了低压旁路阀内漏的原因，提出了具体的处理措施。该厂在计划检修期间，对阀门组件进行升级改造，机组启动后阀后管道温度长期保持在30 左右，内漏问题得到解决。关键词：低压旁路阀；内漏；优化设计中图分类号：TK264文献标志码：B文章编号：2096-9104（2023）01-0061-04Analysis and Treatment of Internal Leakage of Low PressureBypass Valve of 1000 MW Steam Turbine Generating SetJIANG Jianqiang，WANG Yong，ZHANG Chengzhen（National Energy Group Shouguang Power Generation Co.，Ltd.，Weifang 262714，China）Abstract：In allusion to the internal leakage problem of low pressure bypass valve of 1 000 MW steam turbine generating set in apower plant，the harm of the internal leakage of low pressure bypass valve is introduced，the causes of the internal leakage of lowpressure bypass valve are analyzed，and the specific treatment measures are put forward.During the planned overhaul period，theplant upgraded the valve components，the pipeline temperature behind the valve remained at about 30 for a long time after thegenerating set is started，and the internal leakage problem is solved.Keywords：low pressure bypass valve；internal leakage；optimal design收稿日期：2022-10-24作者简介：姜建强（1986），男，工程师，研究方向为汽机热力设备及系统的检修维护和技术改造。61山东电力高等专科学校学报第26卷 第1期Vol.26 No.1协调单元式机组机炉之间的不平衡流量。该厂采用了两级串联旁路系统，其运行原理为主汽轮机不进入汽轮机高压缸，而是经高压旁路阀降压减温后直接进入再热器冷段；再热器出来的蒸汽不进入汽轮机的中、低压缸，而是经低压旁路阀降压减温后直接排入凝汽器。该系统协同运行，能很好地满足机组启动的各项要求。机组正常运行时，低压旁路阀为关闭状态。低压旁路阀内漏1的危害主要有：1）低压旁路阀内漏造成阀后管道温度升高，凝汽器热负荷增加，常常需投入减温水进行降温调节，浪费了大量的水资源。2）由于低压旁路阀内漏，浪费了大量高品质蒸汽，降低了机组的经济性，提高了机组的煤耗，一定程度上影响了机组的节能指标。3）由于低压旁路阀内漏，增加了检修次数，增大了检修、维护的工作量和费用。4）低压旁路阀内漏后需长期投入减温水，易对阀后管道造成冲蚀，影响设备可靠性，使机组运行存在重大安全隐患。2原因分析自机组投产以来，低压旁路阀一直存在内漏现象。在机组初期检修中，对内漏的低压旁路阀进行解体检修，发现阀芯、阀座损坏严重，阀座的密封面损坏深度达1 mm。通过将阀芯进行补焊车削加工、阀座加工胎具进行研磨的工艺，在保证阀门试口合格后进行回装，机组启动后一周左右又发生泄漏。在后续的检修中，将阀座、阀芯进行外委加工，阀门试口合格后进行回装，跟踪机组启动情况，发现低压旁路阀后面管道的温度随机组负荷升高而升高，再次发生内漏。该厂相关技术人员进行综合分析后，发现低压旁路阀多次内漏有多方面原因。2.1杂质堆积和挤压磨损该厂1号和2号机组分别于2016年7月和11月投产发电，机组投产初期，主、再热系统内杂质较多。在机组检修后，锅炉管道中易存留焊渣等硬质杂质。机组启动后对主、再热系统暖管时，杂质通过两级串联旁路系统进入低压旁路阀内腔室，大量氧化皮及金属粉末通过减压笼罩直接吹向开启的阀门密封面，造成阀芯与阀座密封面损伤，且在密封面处堆积残留。阀门关闭时，在阀芯与阀座的接触过程中挤压研磨，造成密封面受损，无法实现完全密封。2.2蒸汽中的水分对阀内件的破坏在机组启动初期，汽水品质不合格，需要通过旁路系统进行回收，这时蒸汽为不饱和蒸汽，含有一定量的水。基于“同样速度下相撞物体的质量或质量密度越高，破坏力越大”和“同样质量密度的物体，其飞行的速度越快，撞击所产生的破坏力越大”这两个原理，启动阶段蒸汽参数下水的质量密度是蒸汽的20倍以上，水滴（水分子聚集成的致密分子团）以高速冲击阀内件表面引起密封面破坏。密封面遭到破坏后产生持续内漏，蒸汽中的水滴对金属表面产生切割效应，进一步加剧阀内件的破坏程度2-3。水滴破坏阀内件示意图如图1所示。图1水滴破坏阀内件示意图2.3阀门结构不合理早期的低压旁路阀结构为压力非平衡式设计，阀门操作力很大，执行机构是高压油压缸式；阀座直接镶焊在阀体上，一旦阀座损坏，检修十分困难。现在低压旁路阀结构改进为压力平衡式设计，阀门操作力很小，执行机构是气动活塞式。虽然低压旁路阀的结构进行了改进和完善，但低压旁路阀内漏问题依然存在，说明阀内组件结构还存在不合理之处。针对上述情况，仅仅采用检修阀门的方式来解决低压旁路阀内漏的问题不能达到预期效果。要彻底解决低压旁路阀现存的问题，保证低压旁路阀在长期使用过程中保持阀门密封的严密性，必须采用先进的阀门设计原理，改变原阀门不合理的内部结62构，更换相应的阀门部件，对原低压旁路阀进行升级改造。3处理过程3.1技术方案低压旁路阀改造前的结构如图2所示。对低压旁路阀进行升级改造，将原阀门结构改造为双四合环可拆卸隐藏式阀座结构4-5。低压旁路阀改造后的结构如图3所示。图2低压旁路阀改造前结构图3低压旁路阀改造后结构1）阀座可拆卸式改造。在阀体的原四合环下方适当位置现场加工一条四合环沟槽，设计成另一套四合环结构。以此四合环作为着力点，在其下方设置圆盘，在圆盘上设置若干传力紧固螺钉，通过螺钉下压阀笼，阀笼下压可拆卸阀座，完成了焊接阀座变成可拆卸阀座的改造。这不仅避免了焊接阀座随阀体不规则膨胀的问题，而且减轻了设备后续检修的难度，原密封填料室与阀笼一体式结构也被改成分体式结构。2）预启阀重新设计和制作。原预启阀的结构非常简单，功能不全。预启阀没有弹簧，不存在预紧力。开启时，预启阀先开，平衡掉压力后，低压旁路阀打开；关闭时预启阀有可能先关闭，导致上腔真空，关闭受阻、缓慢，预启阀内没有弹簧预紧，阀杆和低压旁路阀没有预紧力，过于灵活，蒸汽流经时低压旁路阀与阀笼频繁磕碰，易产生故障。因此，将原预启阀（含阀杆）重新设计制作，加装碟簧，确保有足够的预紧力。3）阀芯与阀座的密封面采用平面式密封形式。隐藏式密封面会把阀座喉口直径变小，减小阀门的通流能力，并且会产生一定的不平衡力，这种结构形式还容易在密封面处产生涡流，且造成杂质在密封面处堆积的可能性增大。本文对低压旁路阀改造时，阀芯与阀座的密封面采用平面式密封形式，能有效避免上述缺点。在不改变阀座通流面积、不影响蒸汽通流的前提下，可有效防止密封面受不饱和蒸汽及系统杂质颗粒损伤。3.2现场安装工序该厂利用计划检修的机会，将低压旁路阀拆解，将阀杆、阀芯、阀座、阀笼、四合环、压环等部件第一时间返厂，以便进行改造与加工。施工现场安装专用镗床，用百分表找正垂直度与同轴度，把阀座焊口镗开，拿出阀座。在阀体合适的位置镗压阀笼与阀座的四合环槽。新加工件到安装现场后核对外观、尺寸、材质和硬度，以顺利进行阀门组装与调试；通过红丹粉压线验证阀芯和阀座密封面的严密性，以保证机组启动后不发生内漏。4技术应用情况与效益本文通过优化阀门内部结构从根本上解决了低压旁路阀内漏问题。改造后该厂低压旁路阀后面管道的温度从130 降至30 左右，阀后不需要长期投入减温水，减少了淡水资源和高温蒸汽的浪费，每年可避免内漏造成的损失40万元左右。改造前低压旁路阀每年返厂检修费用为15万元左右，密封件姜建强，等：1000 MW汽轮发电机组低压旁路阀内漏分析与处理63山东电力高等专科学校学报第26卷 第1期Vol.26 No.1每年更换费用为5万元左右，改造后低压旁路阀的检修维护次数减少，节约了检修维护费用。由于阀门内漏得到控制，减小了高温高压蒸汽对阀内件的冲蚀，避免了更换进口阀内件带来的高昂费用。低压旁路阀总的改造费用在 120万元左右，投资可在两年左右收回。同时阀后减温水不需要长期投入，避免了对阀后管道的冲刷，提高了机组运行的安全性与稳定性。5结语针对低压旁路阀内漏问题，优化阀门内部结构，重新设计和加工阀芯、阀杆、阀座等部件，从根本上解决了内漏问题。目前该厂1号和2号机组低压旁路阀均已完成改造，低压旁路阀后面管道的温度长期保持在30 左右，有效避免低压旁路阀内漏给机组带来的危害，提高了机组运行的安全性和经济性。参考文献1马军.CCI低旁阀内漏原因分析及改进措施 J.内蒙古科技与经济，2018（17）：85-86.2胡高斌，彭浩.超超临界机组高、低旁减压阀泄漏处理措施浅析J.中国设备工程，2021（12）：114-115.3李艳杰.汽轮机低压旁路蒸汽阀内漏原因分析及改造建议 J.电站辅机，2019，40（4）：35-38.4赵晓宇.汽轮机CCI低压旁路阀内漏改善 J.广西节能，2021（3）：28-30.5华树明，张振潭.低旁减压阀内漏问题分析与改进 J.设备管理与维修，2021（14）：72-74.参考文献1蒋萍.基于深度学习方面自然语言处理技术（NLP）的研究 J.数字通信世界，2021（1）：31-33.2张志华.基于深度学习的