汽輪機高壓旁路閥前加裝電動閘閥可行性研究

張成智

摘 要：某電廠汽輪發(fā)電機組為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的CLN600-24.2/566/566（CH01）型超臨界、中間再熱、三缸、四排汽凝汽式汽輪機。該汽輪機采用高壓旁路和低壓旁路二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)。高壓旁路（30%BMCR）由高壓旁路閥（CCI- HBSE 160-250型）、噴水調(diào)節(jié)閥、噴水隔離閥組成。高壓旁路閥驅(qū)動執(zhí)行器選用雙動活塞式氣動執(zhí)行器。

關(guān)鍵詞：汽輪機；高壓旁路閥；研究；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.039

2006年該機組相繼投產(chǎn)至今，兩臺機組高壓旁路閥一直存在不同程度內(nèi)漏現(xiàn)象，期間雖經(jīng)多次解體檢修處理，但內(nèi)漏問題一直沒有得到有效改善。

1 改造的必要性

1.1 進行的必要性

高旁內(nèi)漏使機組熱耗率增加，對機組經(jīng)濟性影響較大（經(jīng)計算，該機組高旁每漏汽1t/h，熱耗率升高約4.4kJ/kWh，煤耗率升高約0.17g/kWh），長期存在內(nèi)漏對機組安全性也將帶來嚴重安全隱患。解決高壓旁路閥內(nèi)漏，不但可降低汽輪機熱耗，而且將提高機組在啟動以及運行過程中的安全性。

1.2 調(diào)查研究的主要依據(jù)、過程及結(jié)論

通過對同類型機組所采用相同型號高壓旁路閥使用情況調(diào)查了解獲知，其泄漏情況都基本相似，且均沒有很好的解決辦法。距該公司較近的華能某電廠#1-4機均采用的是同型號高壓旁路閥，其內(nèi)漏至今也沒有解決。針對該問題同同類型機組廠家相關(guān)技術(shù)人員多次電話交流，普遍認為對高壓旁路閥重新選型進行更換其費用相當可觀，也不太現(xiàn)實，唯有就是在高壓旁路閥前加裝一電動閘板閥，即在機組啟動過程中電動閘板閥全開，由高壓旁路閥參與調(diào)解控制主蒸汽溫度和壓力，待機組啟動并網(wǎng)高壓旁路閥關(guān)閉機組穩(wěn)定運行后再將電動閘板閥關(guān)閉以達到消除內(nèi)漏之目的。此方案理論上講是比較簡易可靠地，重點在對電動閘板閥的選型上要足夠慎重，主要滿足主蒸汽壓力、溫度、流量、流速等運行參數(shù)需要，同時在閥體材料選用上應(yīng)滿足接管材料需要。

該機組其高壓缸壓力排放閥結(jié)構(gòu)同高壓旁路閥結(jié)構(gòu)非常相似，機組投運后也長期存在內(nèi)漏問題，由于也是外購件其備件費用也相當可觀，自行修復(fù)難度技術(shù)也相當大，為此該公司分別在2008年06月和2009年06月利用機組C級檢修機會在高壓缸壓力排放閥前各加裝了一臺電動閘板閥，其內(nèi)漏問題徹底解決。經(jīng)初步了解，目前在國內(nèi)600MW超臨界機組高壓旁路閥前加裝電動閘板閥還沒有實施范例，但同重新選型更換旁路閥，或是自行修復(fù)技術(shù)的復(fù)雜性比較，選擇加裝電動閘板閥較更換其費用可降低1/3，自行修復(fù)的技術(shù)難題以及發(fā)生的費用等可完全避免，且有高壓缸壓力排放閥前加裝電動閘板閥的成功先例，故選擇在高壓旁路閥前加裝電動閘板閥的方案是安全的、可靠的方案。

1.3 原系統(tǒng)或設(shè)備的基本情況

（1）擬進行的系統(tǒng)或設(shè)備的基本情況說明。汽輪發(fā)電機組（600MW）高壓旁路系統(tǒng)，高壓旁路（30%BMCR）由高壓旁路閥、噴水調(diào)節(jié)閥、噴水隔離閥組成。高壓旁路閥驅(qū)動執(zhí)行器選用雙動活塞式氣動執(zhí)行器。

（2）系統(tǒng)或設(shè)備簡述：投產(chǎn)日期2006.06

（3）型號： CCI- HBSE 160-250型

1.4 存在的主要問題

高壓旁路閥長期存在內(nèi)漏現(xiàn)象，造成機組熱耗率增加，給機組的安全運行帶來重大隱患。

1.5 需要通過技術(shù)改造解決哪些問題

通過在高壓旁路閥前加裝電動閘板閥，徹底消除機組運行期間高旁閥內(nèi)漏問題，降低汽輪機熱耗，消除機組安全隱患。

2 高壓旁路閥泄漏原因分析

通過多次解體檢修對內(nèi)漏原因分析認為，該型式高壓旁路閥在密封結(jié)構(gòu)設(shè)計方面存在一定不合理性是造成泄漏的主要原因。

（1）高壓旁路閥座為可拆卸式園環(huán)，靠一石墨密封環(huán)同閥體之間進行密封，一旦存在密封面損傷，雖然拆卸較為方便，但密封面沖刷后的補焊工藝，熱處理工藝要求極高，否則極易引起閥座變形造成永久損傷而無法修復(fù)。

（2）該型高壓旁路閥其入口籠罩與閥體、閥芯之間均各靠一石墨密封環(huán)相互密封，特別是閥芯與入口籠罩之間不但依靠石墨密封環(huán)將閥芯進出口上下分隔，而且閥芯在開關(guān)調(diào)節(jié)時在籠罩內(nèi)還要上下移動，進而又增加了該兩者之間密封環(huán)的密封效果，如果系統(tǒng)管道內(nèi)部存在焊渣等異物被汽流帶至籠罩與閥芯之間，此時如果旁路閥動作調(diào)節(jié)，極易造成籠罩內(nèi)壁密封面拉傷，進而造成閥芯上下腔室導通形成內(nèi)漏。

（3）高壓旁路閥入口籠罩內(nèi)壁損傷其修復(fù)難度相當大，補焊工藝掌握不當，極易造成應(yīng)力變形進而破壞其同心度，同心度偏差將直接造成閥芯與閥座之間密封線不能完全吻合，進而造成泄漏。

由于高旁閥為整體外購件，其部件價格相當昂貴，更換處理幾乎不太可能。綜合考慮其部件修復(fù)技術(shù)難度大，費用高，以及整體更換可能性有非常小此雙重矛盾后認為，在高壓旁路閥前增加一電動閘板閥是解決高旁閥內(nèi)漏最有效、最簡易的解決辦法。

3 選擇加裝電動閘板閥方案的可比性

通過我們初步了解，截止目前還沒有信息反饋證實在600MW超臨界機組高壓旁路閥前加裝電動閘板閥的實施范例，也有很多發(fā)電企業(yè)技術(shù)人員向我們了解加裝電動閘板閥的情況，說明高壓旁路閥內(nèi)漏也是困擾諸多企業(yè)安全生產(chǎn)的普遍問題，同時也說明解決該問題應(yīng)該存在一定難度。通過我們近段時間調(diào)研論證認為，重新選型更換旁路閥，或是自行修復(fù)技術(shù)的復(fù)雜性比較，選擇加裝電動閘板閥較更換其費用可降低1/3，自行修復(fù)的技術(shù)難題以及發(fā)生的費用等可完全避免，且有高壓缸壓力排放閥前加裝電動閘板閥的成功先例，故選擇在高壓旁路閥前加裝電動閘板閥的方案是安全的、可靠的方案。

3.1 預(yù)期達到的效果

徹底根治高壓旁路閥內(nèi)漏問題，降低汽輪機熱耗，消除機組安全隱患。

3.2 經(jīng)濟效益分析

消除高旁內(nèi)漏可降低機組熱耗率，經(jīng)計算該機組高旁每漏汽1t/h，熱耗率升高約4.4kJ/kWh，煤耗率升高約0.17g/kWh。解決高壓旁路閥內(nèi)漏最主要目的還是消除重大安全隱患。

4 結(jié)論

選擇加裝電動閘板閥較更換其費用可降低1/3，自行修復(fù)的技術(shù)難題以及發(fā)生的費用等可完全避免，且有高壓缸壓力排放閥前加裝電動閘板閥的成功先例，故選擇在高壓旁路閥前加裝電動閘板閥的方案是安全的、可靠的方案。