超超臨界1000MW 等級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)組國產(chǎn)液動(dòng)三通閥運(yùn)行故障分析與治理

馬長(zhǎng)亮 楊旭輝

（大唐三門峽電力有限責(zé)任公司，河南 三門峽472143）

1 設(shè)備概況

大唐三門峽電力有限責(zé)任公司5 號(hào)機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N1000-28/600/620 型超超臨界凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)采用單列高加，配套華夏閥門有限公司F763Y-2500SPL NPS26 型高加液動(dòng)三通閥。（附：圖1 高加液動(dòng)三通閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；表1 高加液動(dòng)三通閥參數(shù)）

圖1 高加入口三通閥

表1 高加進(jìn)出口三通閥技術(shù)參數(shù)

2 運(yùn)行中出現(xiàn)的故障

大唐三門峽電力有限責(zé)任公司5 號(hào)機(jī)1000MW 機(jī)組于2017 年1 月5 日正式投產(chǎn)，2017 年6 月14 日啟動(dòng)過程中出現(xiàn)當(dāng)給水壓力大于20MPa 時(shí)高加液動(dòng)三通閥快關(guān)閥無法開啟，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟力不足，強(qiáng)行開啟快關(guān)閥后，出現(xiàn)入口三通閥無法關(guān)閉，手動(dòng)強(qiáng)關(guān)高加入口液動(dòng)三通閥切除旁路時(shí)有較大碰撞等問題。

3 原因分析

3.1 高加液動(dòng)三通閥所配氣動(dòng)快開閥氣動(dòng)執(zhí)行器在制造廠內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)試驗(yàn)壓力在39MPa 時(shí)開關(guān)靈活，無一次出現(xiàn)不能打開現(xiàn)象，證明閥門的推力與氣動(dòng)執(zhí)行器推力相匹配，廠內(nèi)試驗(yàn)只是執(zhí)行器彈簧短暫受壓和彈伸，實(shí)際運(yùn)行工況下，執(zhí)行器彈簧長(zhǎng)期處于壓縮狀態(tài)，彈簧疲勞損壞，輸出力明顯減小，不能滿足閥門開啟推力要求，閥門20MPa 以上無法開啟。

3.2 制造廠內(nèi)試驗(yàn)壓力在3-5MPa 時(shí)閥門自由緩慢開關(guān)，閥門開關(guān)無碰撞聲，由于實(shí)際運(yùn)行工況下，閥門切換時(shí)系統(tǒng)壓力大于18MPa，閥桿開關(guān)速度極快，閥門閥瓣上密封面與上閥座發(fā)生碰撞接觸。

3.3 入口液動(dòng)三通閥活塞缸腔進(jìn)異物，造成活塞卡澀。

4 閥門解體檢查情況

高加液動(dòng)三通閥解體檢查，發(fā)現(xiàn)三通閥活塞缸表面沖刷嚴(yán)重，并且有大量雜物，確定高加液動(dòng)入口三通閥無法關(guān)閉原因?yàn)榛钊粵_刷后，焊渣進(jìn)入活塞與活塞腔結(jié)合面之間，造成閥門卡澀。

圖2 高加入口三通閥活塞腔

檢查活塞腔沖刷原因發(fā)現(xiàn)為高加入口三通閥針形控制閥管道接錯(cuò)，按配合圖紙針形控制閥管道應(yīng)接至高加旁路管道上，就地實(shí)際接在了高加給水入口管上，由于三通閥活塞下腔為高加旁路管道壓力，而三通閥活塞上腔上水控制閥管道接錯(cuò)，為高加入口壓力，由于單列高加組存在0.3-0.6MPa 壓損，造成三通閥活塞上下腔承受高加系統(tǒng)的壓差，運(yùn)行中由于壓差作用，介質(zhì)不斷沖刷活塞腔，造成活塞壁沖刷損壞，閥門卡澀。

圖3 高加三通閥系統(tǒng)圖

5 治理方案

5.1 氣動(dòng)快開閥維修方案：將原氣動(dòng)執(zhí)行器更換為雙作用氣動(dòng)執(zhí)行器，保證閥門在任何工況均可正常動(dòng)作。

5.2 將原接錯(cuò)管道改接至高加旁路管上，保證三通閥活塞上下腔壓力相等，防止活塞腔沖刷。

5.3 高加液動(dòng)三通閥維修改造方案：將高加三通閥活塞上腔注水孔由30mm 縮小至2mm，高加三通閥蓋上設(shè)計(jì)了活塞上腔注水孔，閥門解體檢修時(shí)用堵頭把此孔堵住并在端面封焊，防止堵頭脫落（見附圖）。采用手動(dòng)控制閥向活塞上腔注水，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，適當(dāng)控制手動(dòng)控制閥的開度可分別控制高加三通閥的關(guān)閉（切高加）時(shí)間，防止閥門關(guān)閉過快，造成系統(tǒng)沖擊。

設(shè)備改造后試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）當(dāng)閥蓋注水孔未堵塞，手動(dòng)控制閥保持開啟，三通閥全關(guān)速度1 秒。

（2）當(dāng)閥蓋注水孔堵塞，手動(dòng)控制閥保持開啟，三通閥全關(guān)速度大2 秒。

（3）當(dāng)閥蓋注水孔堵塞，手動(dòng)控制閥保持關(guān)閉，三通閥全關(guān)速度大3.5 秒。

可見當(dāng)閥蓋注水孔堵塞，手動(dòng)控制閥保持關(guān)閉時(shí)，三通閥關(guān)閉時(shí)間明顯增加3 倍多，關(guān)閉速度降為原來1/3，沖擊能量減為原來1/9 ，能明顯減小系統(tǒng)沖擊，通過適當(dāng)調(diào)整手動(dòng)控制閥開度，控制三通閥關(guān)閉時(shí)間。

5.4 為了高加給水液動(dòng)閥控制系統(tǒng)更加安全和調(diào)試方便操作，在給水出口液動(dòng)閥的快開閥排放管系上增加安裝一只手動(dòng)隔離閥（見系統(tǒng)圖），手動(dòng)隔離閥關(guān)閉時(shí)可以在線檢測(cè)高加入口液動(dòng)三通閥切換高加的可靠性，并且能同時(shí)保證機(jī)組的安全運(yùn)行。當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)手動(dòng)隔離閥始終保持開啟位。

圖4 高加三通閥上腔注水孔改造圖

圖5 高加三通閥上腔注水孔改造實(shí)圖

圖6 高加三通閥改造系統(tǒng)圖

5.5 控制鍋爐給水品質(zhì)，保證系統(tǒng)清潔度，防止異物進(jìn)入活塞腔。

6 結(jié)論及建議

大唐三門峽電力有限責(zé)任公司1000MW 機(jī)組單列高加國產(chǎn)三通閥改造后，運(yùn)行中進(jìn)行高加切換實(shí)驗(yàn)，三通閥動(dòng)作靈活可靠，系統(tǒng)切換正常。