摘要：某电厂卧式低旁减压阀内漏的主要原因是启停机过程中湿蒸汽冲刷密封面导致阀门内漏，经过多方调研针对阀内件进行了改造，通过增加阀芯密封面保护罩、带导向和密封作用的金属石墨环等措施，有效的降低了蒸汽对密封面的冲刷，保证了阀芯阀座的良好对中，同时由于原低旁预暖系统产生一定量的工质泄漏造成低旁减压阀后温度升高，对其也进行了改造，彻底解决了内漏问题，进一步提高了机组运行的经济性。
关键词：低旁减压阀泄漏；密封面保护罩；低旁预暖系统
一、概述
某电厂低压旁路系统采用美国进口FISHER阀门，该低压旁路系统由低旁隔离阀、低旁减压阀、低旁喷水调阀组成。启停机过程中低旁隔离阀、低旁减压阀处于开启位置，蒸汽从上部进入，经低旁减压阀后通过凝结水进行喷水减温至凝汽器。机组启动后低旁关断阀和低旁减压阀处于关闭位置，低旁预暖手动门处于开启位置，低旁管道及阀门通过预暖管进行预暖，保证事故情况下旁路系统安全可靠运行。正常运行中，低旁减压阀后的温度在70-90℃左右，通过阀后温度判断各机组低旁减压阀均存在不同程度内漏现象，经多次检修内漏现象仍无法消除，导致部分再热蒸汽直接进入凝汽器造成机组经济性降低，通过对低旁减压阀阀内件和低旁预暖系统进行改造，彻底解决了内漏问题，有效的提高了机组运行的经济性，根据减压阀尺寸和阀后温度估算可影响机组热耗10kJ/kWh。
二、低旁减压阀结构介绍
低旁减压阀阀内件由阀芯、阀杆、阀笼和阀座组成，阀芯和阀杆、阀笼和阀座均通过螺纹紧密连接在一起，阀芯套装在阀笼内，阀芯端部外侧和阀座内侧通过机加工并研磨后实现密封，为提高阀门耐高温和抗冲刷能力，在密封面处镶有司太立合金。正常运行中蒸汽通过阀笼和密封面间的空隙经过，沿阀芯阀杆轴向流出，详细结构如图1所示。
图1 低旁减压阀阀内件结构图
三、阀门内漏原因分析
1、由于低旁减压阀后温度偏高，对低旁减压阀进行了解体检修，解体后发现低旁减压阀阀芯、阀座密封面确实存在冲刷现象，通过各台机低旁减压阀密封面冲刷位置和方向对比发现，阀芯和阀座密封面冲刷位置均在阀芯阀座的上方，并与阀笼冲刷的位置一致，由此可判断阀门内漏的主要原因可能是机组启停过程中由于蒸汽速度较快，高速汽流夹带湿蒸汽或水珠打在阀门密封面上，导致阀芯阀座密封面冲刷，引起内漏。另外，正常运行中，阀门密封面冲刷以后，高温蒸汽一直冲刷密封面导致泄漏逐渐增大，减压阀后温度逐渐升高，为防止阀后管道超温，必须开启低旁喷水调门来降低阀后温度。
2、阀门为水平安装，由于阀芯和阀笼尺寸较大，重量较重，阀芯头部下沉，安装过程中很难保证密封面对中良好，加上蒸汽从上部进入，加剧了阀芯和阀笼下沉，导致密封面更加难以对中。
3、阀杆与阀芯为螺纹连接，固定牢固，当阀杆弯曲或与油动机连接偏大较大时，带动阀芯位置发生偏斜，从而导致密封面密封不严。
4、阀门采用非平衡式结构，且为卧式安装，在调整频繁的前提下，阀门的阀芯、阀座的同心度很难保证，容易泄漏。
5、密封面接触不良，局部断线，导致阀门泄漏，由于阀门在安装前进行过对红丹和渗煤油检查合格，可以排除密封面研磨质量不良原因。
6、阀座与阀体间垫片厚度不均或密封面不平整，导致安装后阀座与阀笼不平行，即使阀芯安装水平度较好，也存在阀芯与阀座密封面不平行状态导致泄漏。
7、阀盖螺栓紧力不匀会导致阀盖与阀体四周间隙不均匀，阀笼、阀座与阀芯不平行，这样会导致阀芯和阀座密封面不平行导致泄漏。
四、治理方案
1、针对阀门内漏的可能原因，结合阀门结构特点，对低旁减压阀阀内件进行了改进，具体内容如下：
1）为防止湿蒸汽直接冲刷阀门密封面，在阀芯外圈增设保护圈，保护阀芯密封面不被直接冲刷，彻底保护阀芯的凡尔线，该方案使阀门的密封线在保护套之内，湿蒸汽的高速汽流冲刷在保护套上，而阀门密封面不受影响，即使保护套有所损坏也不会影响密封效果，经过实际检验，启停机10次以上不会引起阀门泄漏，改造前后如图2所示。
改进前 改进后
图2 阀芯增加保护圈前后对照
2）阀门采用活络阀杆，在阀杆头部与压环间留有0.03mm左右的间隙，即能保证阀杆弯曲或与执行机构连接不良的情况下阀杆能够轻微移动，使阀芯与阀座密封面能够良好对中，不受阀杆的影响，又能使阀芯与阀杆紧密相连。
3）阀芯采用非平衡带导向式结构，用碳环作为辅助密封支撑元件。在非平衡式阀芯上开由8个φ10的排气孔，使阀芯后部腔室与进汽侧直接相通实现快开功能，在阀芯上开有三个环形槽并镶嵌碳环，可减小阀芯与阀笼间的间隙，保证阀芯与阀笼良好对中。
4）在阀芯前部设有导向装置，导向装置与阀座间隙在0.07-0.12mm，可克服阀芯下坠影响，保证阀芯与阀座良好对中，确保密封良好。
5）非平衡式阀芯的快开排气装置与阀芯导向部分配合使用，既能保证低旁阀的原有快开功能，又保证频繁调节时阀芯、阀座的同心度满足现场需求，可防止由于阀芯与阀座不同心导致密封面泄漏。
6）为防止加装保护圈后阀门流量较原来减小，在阀芯头部开有20个φ8mm的通气孔，可满足低旁减压阀与原FISHER公司设计的流量相匹配，保证在小开度情况下能够精确调整阀门流量。
7）为增加阀门密封面抗冲刷能力，在阀芯、阀座密封面上焊有12号司太立合金，为增加保护圈抗冲刷能力在保护圈外侧焊有6号司太立合金，另外，为增加导向部分耐磨能力在前后导向部分焊有6号司太立合金，可满足阀门长期运行的要求。
图3 阀内件结构图（技改后）
2、严格检修工艺
1）安装前对阀门阀座与阀芯密封面进行研磨后对红丹检查合格，阀芯与阀座垂直，密封面角度合适无偏斜，宽度合适均匀无断线，并经渗煤油24小时无泄漏。
2）阀芯与阀笼间隙合适，在0.10-0.15mm之间，并手动活动保证阀芯活动自如无卡涩现象。
3）对安装过程中可能存在的问题有针对性的进行重点检查，保证阀座与阀体密封面光滑平整，垫片厚度均匀，阀盖与阀体四周间隙均匀，螺栓紧力合适。
4）调整油动机行程，保证冷态下阀门开度在4.5-5.0%之间，这样当机组运行时即使温度升高也同样能够保证阀门有1.5-2.0%左右的开度，保证油动机一直给阀芯施压达到密封面密封完好的目的。
3、对阀门预暖系统技改
虽然对阀内件进行了技改并严格检修工艺，低旁减压阀内漏得到有效治理，但由于原低旁预暖系统产生一定量的工质泄漏造成低旁减压阀后温度无法将至50℃以下，因此对原预暖系统进行了技改。技改前低旁预暖手动门一直处于开启状态，低旁蒸汽旁路低旁隔离阀后进入低旁减压阀前，经低旁减压阀预暖管进入左右侧热再蒸汽管道，保证运行状态下低旁管道和低旁阀门一直处于热备用状态，此时如低旁减压阀泄漏，仍会有大量蒸汽泄漏。技改后在原低旁预暖手动门前引出一个DN50的旁路管道并加装手动隔离门，旁路管道接入原低旁预暖手动门后进入左右侧热再蒸汽管道，这样运行中关闭原低旁预暖手动门，开启预暖旁路手动门，既能减少低旁减压阀蒸汽的泄漏，又能实现暖阀的效果，通过热传导方式保证低旁减压阀阀体温度在脆性转变温度以下，保证阀门处于良好备用状态。
通过技改后，低旁减压阀内漏现象可以通过低旁隔离阀和预暖旁路系统得到有效控制。
图4 低旁预暖系统图
五、总结
低旁减压阀内漏的主要原因是湿蒸汽直接冲刷密封面引起的，同时阀门阀芯、阀座不同心会引起泄漏，通过严格检修工艺、低旁减压阀阀内件技改即在阀芯密封面外侧增加防护圈并采用活络阀杆和带导向的非平衡式阀芯结构，采取在阀芯、阀座密封面、保护圈外侧、阀门导向部分镶嵌司太立合金等措施，有效的提高了阀门密封面耐冲刷和导向部分耐磨能力，有效的消除了阀门内漏现象，延长了阀门使用周期，降低了检修费用，提高了机组运行的经济性。
通过对原旁路预暖系统进行技改，既能减少低旁减压阀蒸汽的泄漏，又能实现暖阀的效果，有效的控制了特殊情况下低旁减压阀泄漏的可能，同样可以提高机组运行的经济性。
参考文献：
[1]阀门设计手册（杨源泉主编，出版号ISBN-7-111-03509-7）.
作者简介：赵晋（1983-），男，汉族，山西晋城人，工程师，本科，研究方向汽轮机设备检修。
论文作者:赵晋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/18
标签：减压阀论文; 阀门论文; 蒸汽论文; 阀座论文; 旁路论文; 技改论文; 机组论文; 《电力设备》2019年第11期论文;