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某燃机电厂高旁阀内漏故障分析及处理

所属栏目:机电一体化论文 发布日期:2021-01-09 10:47 热度:

   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。

某燃机电厂高旁阀内漏故障分析及处理

  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.

  《某燃机电厂高旁阀内漏故障分析及处理》来源:《科技创新与应用》,作者:吴静沛 朱伟雄

文章标题:某燃机电厂高旁阀内漏故障分析及处理

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