俄制пт142－165／15－2型機(jī)組高加入口聯(lián)程閥改造

賀 天

（蘭州西固熱電有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州730060）

0 引言

西固熱電有限責(zé)任公司9、10號(hào)機(jī)為俄制пт142－165／15－2型單軸雙缸機(jī)組，具有25級(jí)，有兩段調(diào)整采暖抽汽——上段和下段抽汽，用于熱網(wǎng)加熱器熱網(wǎng)水的逐級(jí)加熱。在通往熱網(wǎng)加熱器對(duì)熱網(wǎng)水作逐級(jí)加熱時(shí)，下段和上段的加熱應(yīng)當(dāng)依次進(jìn)行且通水量相等。上下段抽汽裝置可獨(dú)自保持在壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)工作。

汽輪機(jī)具有可調(diào)整的生產(chǎn)抽汽，可調(diào)整壓力范圍為1．18～2．06MPa，供外廠生產(chǎn)抽汽之用，用中壓調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行一次控制調(diào)節(jié)。

高加入口聯(lián)程閥為水壓保護(hù)三通閥，閥門規(guī)格DN300；系統(tǒng)參數(shù)給水溫度210℃，壓力22MPa；該閥門閥座、閥芯接合面、閥蓋接合面及閥門活塞都有不同程度的損傷，閥門內(nèi)漏嚴(yán)重，造成機(jī)爐側(cè)給水溫度差達(dá)16℃；該聯(lián)程閥內(nèi)部沖刷、腐蝕較為嚴(yán)重，門蓋也有腐蝕現(xiàn)象，這給設(shè)備帶來了不安全因素。為保證9、10號(hào)機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行，特進(jìn)行改造。

1 存在的問題

該聯(lián)程閥使用12年后，經(jīng)過運(yùn)行檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

（1）該閥門閥座、閥芯接合面、閥蓋接合面及閥門活塞都有不同程度的損傷，因而閥門內(nèi)漏嚴(yán)重，造成機(jī)爐側(cè)給水溫度差達(dá)16℃；該聯(lián)程閥內(nèi)部沖刷、腐蝕較為嚴(yán)重，門蓋也有腐蝕現(xiàn)象。

（2）該聯(lián)程閥最大的問題是閥門上閥座設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行上閥座填料松散、被沖蝕掉，破壞了密封功能。在正常的運(yùn)行中會(huì)使低溫給水短路，經(jīng)上閥座與閥體的密封部位流到高加出口，與加熱后的給水混合，使最終給水溫度大幅度降低，嚴(yán)重影響電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。

（3）聯(lián)程閥活塞節(jié)流孔直徑太小，在運(yùn)行中特別容易堵塞，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，有導(dǎo)致高加保護(hù)誤動(dòng)作的危險(xiǎn)。

2 原因分析

由于高加給水聯(lián)程閥的作用及操作方式的獨(dú)特性，要分析原因就必須了解高加聯(lián)程閥作用、功能、給水流程、工作原理、結(jié)構(gòu)情況。

（1）高加給水聯(lián)程閥作用及功能：高加給水聯(lián)程閥（三通閥）的作用是在高壓加熱器管發(fā)生故障時(shí)能在短時(shí)間內(nèi)切除加熱器，切斷給水泵的來水與鍋爐的到流水，并同時(shí)使給水經(jīng)旁路直接到鍋爐；高壓加熱器聯(lián)程閥使加熱器給水快速切斷和旁通，一方面避免了設(shè)計(jì)壓力較低的加熱器外殼的損壞，又保證了鍋爐給水的供應(yīng)，同時(shí)防止了由抽汽管道反向流動(dòng)而引起的汽輪機(jī)進(jìn)水。

（2）高加給水聯(lián)程閥給水流程如圖1所示，保護(hù)水流程如圖2所示；高加入口聯(lián)程閥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖1 9、10號(hào)機(jī)組高加入口聯(lián)程閥給水流程圖

圖2 9、10號(hào)機(jī)組高加入口聯(lián)程閥保護(hù)水流程圖

圖3 高加入口聯(lián)程閥結(jié)構(gòu)圖

（3）高加入口聯(lián)程閥工作原理：

1）在正常運(yùn)行時(shí)，給水壓力均勻作用于高加聯(lián)程閥的入口，因?yàn)閴毫p失的存在，旁路管道中的水壓總是要低一點(diǎn)，這一壓差以及伸出到外部的平衡閥將安全地保證高加聯(lián)程閥的閥芯維持在開啟的位置，從而隔斷了流向旁路的通道。在高加發(fā)生故障時(shí)，水位控制裝置向電磁閥發(fā)出脈沖信號(hào)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，并使得控制閥開啟，將液壓缸“A”腔室泄壓，由一小通道來的保護(hù)水全壓地作用于液壓缸“B”腔室，驅(qū)動(dòng)閥芯向其關(guān)閉位置移動(dòng)，這樣加熱器就退出運(yùn)行，給水經(jīng)旁路流過。

2）如果加熱器內(nèi)給水壓力降低到給水泵壓力90%以下而不再升高，即使電磁閥控制閥未動(dòng)作，高壓加熱器聯(lián)程閥仍在關(guān)閉位置。

3）在檢修后啟動(dòng)時(shí)，加熱器由給水管道通過充水管束充水。只用加熱器內(nèi)壓力與系統(tǒng)壓力達(dá)到均衡后，高壓加熱器聯(lián)程閥才會(huì)自動(dòng)開啟。

4）高壓加熱器聯(lián)程閥保護(hù)控制示意圖如圖4所示。

圖4 聯(lián)程閥保護(hù)控制示意圖

3 改造方案的制定

（1）針對(duì)高加聯(lián)程閥小旁路漏流，影響給水溫度的問題，采取以下改造方案：

1）采用倒掛式密封技術(shù)，使上閥座由于閥瓣的上推而上移后不會(huì)重新下移，使填料環(huán)越壓越緊，消除了填料泄漏的可能性。

2）在聯(lián)程閥上閥座安裝就位過程中，利用專用工具將上閥座上提，盡量增大填料預(yù)緊力，然后再緊固好上閥座的拉緊螺栓；改善以前只是用拉緊螺栓給填料環(huán)施加預(yù)緊力的情況。

3）拉緊螺栓加粗，并提高拉緊螺栓材質(zhì)級(jí)別。

（2）對(duì)于聯(lián)程閥在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)高加注滿水后閥芯提不起來的問題，采取如下改造方案：

1）為保證閥門存在卡澀時(shí)的閥芯上升，用專用連接器將活塞桿及上閥桿連到一起，在高加注水投運(yùn)過程中可以利用活塞將閥芯提起保證高加可靠投入運(yùn)行。相應(yīng)更換改造活塞桿及閥桿，改造活塞結(jié)構(gòu)以保證活塞桿能承受反頂系統(tǒng)工作時(shí)的拉力。

2）活塞頂部增加泄水管，保證高加保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

4 技改方案的實(shí)施

（4）由于高加給水聯(lián)程閥作用及操作運(yùn)行方式的獨(dú)特性，要求閥門的上閥座不能在垂直方向有往復(fù)的移動(dòng)（不能讓密封件與閥體有摩擦）以及不能使填料松緊交替變化。往復(fù)的摩擦及填料松緊交替變化是造成上閥座泄漏的根本原因，閥芯、閥座密封面損傷是另一個(gè)主要原因。

（5）受力計(jì)算：當(dāng)聯(lián)程閥打開時(shí)，上閥座上下存在的壓強(qiáng)差一般在0．5MPa，閥芯面積為282×3．14×0．25≈615cm2，作用在上閥座上下壓力差為615×5＋42×3．14×0．25×（170＋5）≈5．3t。這么大的推力，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于套筒施加給上閥座密封填料的預(yù)緊力，將造成上閥座的密封填料壓縮，上閥座上移；當(dāng)停運(yùn)高壓加熱器時(shí)，推力釋放，填料因彈性恢復(fù)而松弛，如此交變幾次，填料自然產(chǎn)生泄漏。

（6）高加注水后不容易開閥的原因有以下幾點(diǎn)：活塞上部無泄水孔，活塞上升時(shí)上部的水不能及時(shí)排出；活塞泄水孔堵，活塞上部水不能排出；閥門內(nèi)部部件故障，影響閥門開啟；活塞卡澀。

4．1 準(zhǔn)備階段

（1）查找準(zhǔn)備圖紙及相關(guān)技術(shù)資料，掌握聯(lián)程閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理并分析討論。

（2）在技改造中做好各種備品備件的加工，并逐一落實(shí)。（3）對(duì)聯(lián)程閥配件進(jìn)行測(cè)量、檢查、驗(yàn)收，并做好記錄。（4）復(fù)查聯(lián)程閥配件尺寸與廠家的圖紙尺寸相符。

4．2 改造前的準(zhǔn)備工作

（1）配件制作：按圖紙制作備件，并進(jìn)行檢測(cè)。

（2）根據(jù)圖紙要求，準(zhǔn)備相應(yīng)的工器具，并嚴(yán)格執(zhí)行檢修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）在工作中嚴(yán)格執(zhí)行安全措施、技術(shù)措施、三級(jí)驗(yàn)收制度，保證檢修質(zhì)量。

4．3 實(shí)施步驟

（1）聯(lián)程閥技改工作只能在系統(tǒng)隔離情況下進(jìn)行，“三項(xiàng)措施”——技術(shù)措施、安全措施、組織措施落實(shí)到位后方可開工。

（2）閥門解體：按檢修作業(yè)指導(dǎo)書要求解體聯(lián)程閥，做好標(biāo)記，配件妥善保管；閥體補(bǔ)焊：用角磨機(jī)把閥體沖刷部位打磨光整，去除氧化層、銹深坑、高點(diǎn)；用清洗劑清理干凈補(bǔ)焊處理表面，要求無油污、銹、灰等異物；冷焊補(bǔ)閥體，直流反接用焊條J507，由下至上逐層疊加，補(bǔ)焊到需要的尺寸，并留出足夠余量；清理藥皮、打磨干凈，進(jìn)行著色探傷，確保無裂紋等缺陷；用專用鏜床車削閥體，恢復(fù)原尺寸，再次探傷，確保無裂紋、氣孔夾渣等缺陷。

（3）閥門研磨：制作專用研磨工具，對(duì)下閥座進(jìn)行精細(xì)研磨；用專用工具對(duì)閥芯進(jìn)行精細(xì)研磨；用專用工具對(duì)上閥座進(jìn)行精細(xì)研磨；分別對(duì)兩對(duì)密封面進(jìn)行紅丹粉接觸試驗(yàn)，保證換向80%接觸且無斷點(diǎn)。

（4）執(zhí)行器修復(fù)：解體活塞缸，清理打磨光潔；對(duì)活塞上的泄流孔進(jìn)行加粗攻絲，并安裝節(jié)流孔罩；更換新密封件；更新活塞桿，組裝活塞缸。

（5）聯(lián)程閥改造回裝：按解體逆順序回裝閥門?；匮b過程中，上閥座、填料、填料壓環(huán)、上閥座壓盤、自緊螺栓、拉緊螺栓、間隔套、支架墊盤、支架連接螺栓、閥桿、活塞桿、活塞桿連接器均使用新配件；組裝后開關(guān)試驗(yàn)動(dòng)作靈活無卡澀。聯(lián)程閥改造前后示意圖如圖5所示。

圖5 高加入口聯(lián)程閥改造前后示意圖

（6）做好技改后的各閥門技術(shù)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)記錄。

（7）根據(jù)圖紙嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)要求，做到按圖施工。

4．4 技改方案的實(shí)施及主要技術(shù)要求

（1）密封面比壓值為78．5～245MPa；密封面表面粗糙度Ra值要求高于0．1μm。

（2）密封面硬度不低于HRC45，閘板（閥瓣）硬度應(yīng)比閥座高HRC3～5，而同一密封面3點(diǎn)硬度差不大于HRC2。

（3）密封面應(yīng)平直，閥芯與閥座應(yīng)對(duì)磨，并應(yīng)保證徑向吻合度不低于80%（應(yīng)用達(dá)到一級(jí)平板要求的檢查工具及涂紅丹粉方法檢驗(yàn)吻合度）。

（4）鑄鋼件內(nèi)、外表面應(yīng)光潔，不應(yīng)有裂紋、嵌入物和超過標(biāo)準(zhǔn)的氣孔、冷隔、夾砂、縮孔及機(jī)械損傷等缺陷；更換的設(shè)備部件材質(zhì)符合設(shè)備參數(shù)要求且符合國(guó)家及電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并具備檢驗(yàn)報(bào)告。

（5）允許焊補(bǔ)的鑄件挖補(bǔ)時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械加工方法，不得使用碳弧氣刨。補(bǔ)焊焊口清理后，補(bǔ)焊前必須進(jìn)行液體浸透檢查，補(bǔ)焊后進(jìn)行無損探傷檢驗(yàn)。

（6）閥門的閥座、閥芯等密封面堆焊材質(zhì)為D507Mo，閥體補(bǔ)焊材質(zhì)J507，且符合原閥門材質(zhì)要求，堆焊厚度為3～5mm，其他閥體部件堆焊材質(zhì)符合國(guó)家相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

（7）組裝后開關(guān)試驗(yàn)動(dòng)作靈活無卡澀；改造后保證機(jī)爐側(cè)給水溫差小于5℃。

（8）修復(fù)、更換設(shè)備部件有材質(zhì)報(bào)告、檢測(cè)報(bào)告及合格證。

（9）高加聯(lián)程閥配件如表1所示。

表1 高加聯(lián)程閥配件表

4．5 改造后運(yùn)行操作注意事項(xiàng)

（1）給水泵啟動(dòng)后高壓加熱器內(nèi)部注水以前絕對(duì)不允許利用聯(lián)程閥反頂系統(tǒng)拉起閥芯。

（2）應(yīng)利用反頂系統(tǒng)先將活塞頂起，保證不會(huì)由于活塞影響閥瓣的開啟，反頂前應(yīng)確保閥桿連接器未安裝。

（3）在高壓加熱器內(nèi)部注水壓力達(dá)到額定值以前，不能利用反頂系統(tǒng)提拉閥芯，注水時(shí)高加內(nèi)外部給水壓差總體控制在10kgf／cm2，具體內(nèi)部壓力控制如表2所示。

表2 高加內(nèi)外部給水壓力允許值

說明：當(dāng)高加聯(lián)程閥前給水壓力為P1時(shí)，高加內(nèi)部注水壓力必須大于相應(yīng)壓力下的P2值，才允許利用反頂系統(tǒng)提拉閥芯。

（4）高壓加熱器換熱管出現(xiàn)嚴(yán)重泄漏，且高加內(nèi)注水壓力小于表2中P2值時(shí)，不能利用反頂系統(tǒng)提拉閥瓣。

5 技改后的評(píng)價(jià)及總結(jié)

5．1 評(píng)價(jià)

9、10號(hào)機(jī)高加入口聯(lián)程閥改造后，保證了該聯(lián)程閥的嚴(yán)密性及動(dòng)作的可靠性、穩(wěn)定性，給水溫度機(jī)側(cè)與爐側(cè)的溫差小于5℃，實(shí)現(xiàn)了改造目標(biāo)。通過高加入口聯(lián)程閥的改造，提高了分析問題、解決的能力，鍛煉了職工技術(shù)隊(duì)伍。實(shí)踐證明，只要我們認(rèn)真分析、科學(xué)研究，并嚴(yán)格制定實(shí)施方案和施工措施，就能保證技改方案合理高效地實(shí)施，解決技術(shù)難題。

5．2 經(jīng)濟(jì)效益分析

給水溫度每變化10℃，影響煤耗1．13g／kW·h，影響熱耗率－0．32%；9號(hào)機(jī)組爐側(cè)給水溫度提高12℃，10號(hào)機(jī)組爐側(cè)給水溫度提高13℃；9號(hào)機(jī)組全年發(fā)電量7．5億kW·h，10號(hào)機(jī)組全年發(fā)電量7．5億kW·h；標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)格按600元／t計(jì)算。

（1）計(jì)算公式：

（機(jī)組提高給水溫度值／給水溫度每變化10℃）×全年發(fā)電量×影響煤耗×標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)格

（2）9號(hào)機(jī)組年度經(jīng)濟(jì)分析：

（12／10）×（7．5×108）×（1．13×10－6）×600＝610 200元

（3）10號(hào)機(jī)組年度經(jīng)濟(jì)分析：

（13／10）×（7．5×108）×（1．13×10－6）×600＝661 050元

（4）9、10號(hào)機(jī)組高加入口聯(lián)程閥改造年度經(jīng)濟(jì)分析合計(jì)127．125萬元。

5．3 總結(jié)

9、10號(hào)機(jī)組高加入口聯(lián)程閥改造完成后設(shè)備運(yùn)行狀況良好，達(dá)到了技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)了改造目標(biāo)，保障了機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。