(东莞中电第二热电有限公司)
摘要 ： 大容量锅炉给水泵都装设最小流量阀。当给水流量小于一定值时，最小流量阀迅速打开，使部分给水旁路至给水泵进口水箱，保证给水泵出口有一定流量，防止给水泵产生汽化；当给水泵出 口流量达到一定值时，最小流量阀逐渐关闭，以提高给水泵运行的经挤性，给水泵最小流量阀的运行环境恶劣，一般通过改进流量阀的结构和阀的特性来减小冲刷，但其始终是在高压差下工作，单单从阀的结构和阀的特性考虑，难以达到理想效果，因为最小流量阀一般设计为调节阀，特别是在低负荷工况下，只要阀门有开度，会不可避免要受到高温、高压水汽的冲刷。本文通过改进控制方式，把单纯调节门改为开、关门和调节门复合性的两位三点控制，并在国电集团公司某发电厂应用，取得良好的效果，最小流量阀的更换周期由一年延长为三年以上。
关键词：控制，最小流量阀，减少冲刷
1.概述
最小流量阀是发电厂锅炉给水泵配套的关键设备，泵最小流量阀就是给水泵的再循环门，是火电厂中运行工况最为恶劣的几种调节阀之一，由于该阀门前后压差极大，所以该阀门很容易被冲刷，寿命一般较短，几乎每年需要对最小流量阀解体检修或更换。因其安装位置处于给水泵出口与除氧器水箱之间，两者间巨大的压差由该门承受，无论在开启或关闭状态下,再循环系统最小流量阀始终是在高压差下工作，现在一般通过改进流量阀的结构和阀的特性来减小冲刷，延长使用时间。给水泵把炉水由除氧器加压至20～30MPa 或者以上，送往高压加热器，最后进入锅炉。 这些给水泵需通过最小的流量，以带出泵运行所产生的热量，防止泵的过热，并避免泵叶 片产生汽蚀而损坏。当机组刚启动和将要停机时，锅炉给水流量很小，在事故时，锅炉给水量也会减小。为了保证泵的正常运行，在泵的出口需要安装一套再循环系统，把一部分给水 由泵出口回流至除氧器内。 最小流量阀前后的压差，近似于给水泵的进出口压差，该压差为全厂最大，致使该阀阀内极易产生空化汽蚀，工作环境极为恶劣。大型机组例如超临界机组，采用的是直流锅 炉，要求最小流量阀做到大小可以调节，而不是开-关两位式调节阀。所以，大型机组最小流 量循环阀是火电厂最高端的流体控制组元，对其设计、加工和选材等，都有着极高的要求。 我们国家新近建设的大型火电机组，尤其是超临界和超超临界机组，给水泵的最小流量阀几乎全部采用进口产品。 但长时间运行后，进口阀的检修和维护，也就成了电厂普遍关心的问 题了。在高压差运行环境下，其阀座、 阀芯以及节流套等，被冲刷汽蚀得十分严重，不但起不到关断的效果，而且已经完全失去了 流量调节的功能。
分析最小流量阀冲刷的原因：（1）在机组运行中，随着机组负荷的变化，最小流量阀频繁启闭。在启闭过程中，系统内的杂质积存在阀芯与阀座结合面处，对阀芯造成损伤，导致最小流量阀关闭不严，高压介质对阀芯与阀座结合面、阀体密封面及阀笼产生不同程度的冲刷，长期冲刷最终导致产生冲刷沟痕。
（2）最小流量阀前后差压大，开启或关闭瞬间凝结水容易产生闪蒸、气蚀现象，可能会造成密封面轻微损坏。机组正常运行期间阀门因杂质或者整 定开关不到位或者关闭不严，使给水长期冲蚀密封面，导致其损伤逐步扩大。
（3）最小流量阀运行中，由于节流振动，使阀芯组件的保持环及大小阀塞连接螺栓的螺纹磨损， 造成小阀塞不能关闭或密封面损伤，从而导致最小流量阀内漏和减压套各部件损坏。
（4）阀座密封垫片厚度不合适、预压缩量不足 也能造成泄漏，导致各部件问密封面被冲刷。
分析冲刷原因，最为严重的是调门开度较小时，如何保证给水泵不被汽蚀，机组高低负荷可调，安全稳定运行，又可以减小对阀门的冲刷，本文结合国电集团公司某发电厂的成功经验，通过改进控制方式，把单纯调节门改为开、关门和调节门复合性的两位三点控制，成功解决两个相互矛盾的问题。
2.最小流量阀自动调节一般设计存在的问题
目前，给水泵最小流量阀一般设计为气控调节阀，具备自动调节功能和速开功能，正常运行，最小流量阀投入自动，PID设定流量低于正常运行流量，一般通过机组负荷改变或固定为一定值。因为投入自动，无论何种方式，由于比例作用，当前置泵出口流量变化时，都有可能造成最小流量阀瞬间或长时间运行在开度20%以下，虽然最小流量阀有保护泵的速开设计，当前置泵出口流量低于保护连锁定值时，通过电磁阀或软件实现最小流量阀速开，但机组正常运行时，流量远高于保护定值，而且一旦最小流量阀速开，对汽包水位调节造成严重威胁，影响机组安全稳定运行，是所有电厂都不愿遇到的现象。
某电厂#3、4机组汽泵最小流量阀采用的FISHER公司生产的气动调节阀，自投产以来，一直存在冲刷、内漏的情况，造成频繁检修，检修费用较高，尽管阀门厂家多次派人对阀门解体检修，最终只能维持较短时间，不能彻底解决阀门冲刷内漏的问题。
分析最小流量阀产生冲刷内漏的主要原因是：由于自动调节作用，可能造成该阀瞬间开启较小开度，该阀处在较小的开度时，因阀前后压差很大，造成密封面冲刷出现内漏，全开及开度较大时，冲刷减轻。
最小流量阀原设计SAMA图 如图1 最小流量阀原设计SAMA图。只单纯从热控自动调节逻辑出发，满足自动调节和连锁保护需要，未整体考虑阀门运行寿命和维护问题。
3.方案论证与实施
经过长期观察和运行论证，机组负荷在70%-100%MCR变化时，前置泵出口流量不低于260T/H，当机组负荷小于70%MCR时，最小流量阀入口流量减小，可能造成阀门存在较小开度，保证入口流量维持在正常设定范围，由于阀门前后压差高达20MPa，此时是造成阀门冲刷最为严重的阶段。在70%MCR以下进行试验，在保证机组安全运行的工况下，把最小流量阀开至20%，对汽包水位调节影响不大，阀门开度20%对阀门的冲刷大大降低。
根据试验结果，修改DCS组态如下内容：
1、当流量大于设定值200T/H，打开时，指令0~20%，调门处在关闭状态，指令大于20%后，调门速开至20%左右，开始线性关系变化；关闭时，汽泵最小流量阀指令20%以上线性变化，指令小于20%，最小流量阀全关；
2、当流量小于设定值200T/H，指令20%以上，大选操作员指令，最小流量阀正常操作，如果指令小于20%，闭锁最小流量阀关闭至20%以下。想要关闭最小流量阀，必须提高泵入口流量至200T/H以上。
原连锁保护逻辑不变，增加速开20%逻辑，变最小流量调节阀为0-20%为开关阀，20%-100%为调节阀，具体组态方案如图2
4结论
此方案实施后，机组正常运行时，最小流量阀一般保持全关，避免在自动工况下由于流量波动造成阀门存在较小开度的情况,机组变负荷或机组负荷较低时，最小流量阀速开至20%，对机组安全稳定运行和汽包水位调节无影响。通过理论分析与实际验证，某电厂#3、4机组最小流量阀经过一个大修周期检验、检查，阀门冲刷明显比改造前轻很多，准备在大修期间对汽泵最小流量阀更换的计划被延长，通过研磨和工艺处理，可以继续使用，节约检修费用30万元左右。
参考文献：
1.贺振球．大容量机组给水泵最小流量控制装置【Ｊ】.电站辅机，1996（3）
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3.钱绍斌．给水泵再循环阀异常处理【Ｊ】．电力安全技术， 2010（1）
4.《山东菏泽发电厂二期工程：#3 机组锅炉岛 SAMA 图》，2003.8
论文作者:王亚普
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/22
标签：流量论文; 最小论文; 机组论文; 阀门论文; 给水泵论文; 负荷论文; 指令论文; 《电力设备》2017年第26期论文;