摘要：汽轮机低压旁路阀门是控制再热蒸汽进入凝汽器的重要设备，为满足机组启停、事故处理及其它特殊运行条件下，解决低负荷运行时机炉特性不匹配的矛盾，对于调控机组安全稳定运行有着重要意义。某600MW燃煤机组在甩负荷试验时，多次出现汽轮机低压旁路阀门卡涩故障，经分析，油动机处理不足是阀门故障主要原因。经过多次对阀门进行改造，阀门卡涩故障得以解决。
关键词：汽轮机；低压旁路阀；阀门卡涩；阀门改造
1、低压旁路阀的简介
越南沿海一期工程,每台机组配置一套高低压二级串联旁路装置，汽机旁路系统采用高、低压串联旁路，其中高压旁路容量按锅炉最大连续蒸发量的60%设置，低压旁路容量按锅炉最大连续蒸发量的60%流量加上高旁减温水流量设置。旁路系统除满足机组启停等功能外，还需满足当机组满负荷时，突然甩负荷的情况下，能实现带厂用电FCB运行两小时。
低压旁路阀由德国BAMAFA制造，型式为角型，型号为BMF-4，驱动方式为液动，失动力后阀门状态为关闭，材质为WC9。设计参数为阀前3.7MPa，阀后为0.7MP。液动执行机构由ASFA制造，型号为CD250C 150/45X 200DBUW。设计油压13MPa，作用力98KN。
2、故障概述与分析
2.1故障概述
2015年6月4日，在1#机组进行75% RO甩负荷试验时，入口蒸汽压力在达到3.3MPag时，A低旁阀门开度停在24%的位置，阀门的指令开度一直增加到100%，整个过程中阀门实际开度始终位于24%，此时检查液压缸A侧油缸下部和上部的压力分别为143barg，0barg，油压正常。当入口蒸汽压力在达到3.5MPag的时候，B低旁阀门卡在42%位置；当蒸汽压力继续增加的时候，阀门反而关小到24%的位置，而此时阀门的指令一直在增加到100%，阀门开度依旧停留在24%的位置，此时B侧液压缸下部和上部的压力分别为152.3barg和0barg，油压正常。随机尝试手动快开，然阀门开度仍然停留在24%位置。
当压力降低时，A，B侧低旁阀均正常开启及关闭，无卡涩现象，可排除异物卡涩情况。
2.2原因分析
经分析，低旁阀门无法打开的原因是阀门的打开所需的提升力大于液压缸的出力。造成该情况的原因有两个：
2.2.1低压旁路阀设计参数与实际运行工况不符。低压旁路阀后的设计参数，规定是0.8Mpag，但是在实际运行过程中，阀后压力运行参数为从真空到0.3~0.5Mpag；且绝大部分运行时候阀后更加接近真空状态，只有在大负荷工况下甩负荷阀门全开后会出现阀后接近0.3~0.5Mpag。阀后运行压力低于阀后设计压力时，低旁阀门第一级减压级阀后压力会低于设计压力。第一级减压级后压力降低会导致阀门平衡腔与第一级减压级后压力差增大，故阀门的打开所需的提升力大于原来所设计的提升力。此外，由于低旁阀门密封没有按照阀后出现真空的情况来进行设计，导致阀门泄漏至平衡腔汽体量大，从而实际运行平衡室压力大于设计工况，同样阀芯上下压差大，致使阀门在高压差的工况下不能完全打开。
2.2.2液压缸的出力未满足设计要求。经现场实测，液压缸出力仅为30KN，而设计参数为98KN，配供液压缸与现场实际运行工况不符，也是导致低压旁路阀无法正常打开的重要原因。
3、处理措施与实际效果
根据工程工期实际要求，结合故障分析原因，本次对低压旁路阀门共进行了三次改造。下面将针对三次改造及其效果展开描述。
3.1第一次改造及其效果
采用200barg的减压阀代替现油站上使用的150barg减压阀，通过提升低旁阀液压缸油压，达到提高油缸出力的效果。
更换减压阀和液压缸后，对改造后的低旁进行试验，在机组升压过程中把低旁前压力提至4.0MPa。在阀前大于2.8MPag时不能快速打开。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆大于3.0MPag时阀门只能开启24.4%；提高液压站的液压力，将提升力提高至1.3倍左右，但是改善的情况有限。这种情况无法满足75%RO，100% RO甩负荷和100% RO FCB要求。这种情况说明此次更换减压阀后，阀门开启情况未改善，低旁阀前压力大时，依然卡在24%左右的位置，未解决该问题。
3.2第二次改造及其效果
更换密封环，减少泄漏量。将预启阀座扩大，更换阀杆，增加预启阀通流孔面积。用于改善上下腔室不平衡压。增加2个减压级，每级减压大约都是0.546P1，增加2级后，加上阀门原有2级减压一共是4级减压。根据理论计算，在阀前压力是4Mpag的情况下，通过4级减压后，第4级的出口压力是4*0.546*0.546*0.546*546=0.3555Mpa。增加减压级后，第一级减压级后压力升高，能减少阀门的所需的提升力，同时能降低噪声、阀内件减少磨损。
对低旁阀进行测试：低旁入口蒸汽压力3.77MPag，，30%指令开启低旁B，卡在21%（指令30%），压力降到3.03MPag的时候，指令未变，反馈开始跟上指令。低旁压力3.68MPag，A侧卡在24%（指令35%），阀前压力提升到3.48Mpag时，指令35%反馈到28% ，压力降到2.84Mpag的时候，两侧才能完全能跟上。
从该试验的情况来看，低旁阀无法在设计工况下，按照指令，开启到需要的阀位。本次测试结果表明，第二次改造方案，对于阀门卡涩没有改善情况，未解决问题。
3.3第三次改造及其效果
增加预启阀顶盖通流孔。第一列孔径由14mm扩大至16mm，第二列孔径由12mm扩大至16mm。上腔通流面积:16*3.14*8*8=3216mm2，相对原来增加了77%，能更有效增加通流，平衡阀上下压力。将油缸从CD 250C 63/28X365改成CD250C 100/45X365，提升力变为原来的2倍多。
11月23日，启动2#机组，11月24日对2#机低旁进行热态测试。测试结果为：
（1）阀前压力升到3.97Mpag，B侧低旁阀保持9.5%开度，A侧控制指令全开，在10秒后阀门全部开启，整个过程无卡涩现象；
（2）阀前压力升到4.04Mpag，A侧低旁阀保持9.5%开度，B侧控制指令全开，在14秒后阀门全部开启，整个过程无卡涩现象；
（3）阀前压力升到4.01Mpag，B侧低旁阀保持10%开度，A侧指令快开，在2.5秒后阀门全部开启，整个过程无卡涩现象；
（4）阀前压力升到4.03Mpag，A侧低旁阀保持10%开度，B侧指令快开，在6秒后阀门全部开启，整个过程无卡涩现象；
（5）阀前压力升到4.03Mpag，A侧和B侧同时指令快开，A侧在2秒后阀门全开，B侧在7秒后阀门全部开启，整个过程无卡涩现象。
基于以上测试结果，新液压缸提升力已能满足现场实际运行要求。然测试过程中发现B侧快开和调节开启时间相对A侧要长。分析原因是由于B侧液压油管较长，阻力相对A侧要大，造成B侧液压缸进油速率没有A侧快，造成开启滞后。另外，现有现低旁油站蓄能器是依据CD 250C 63/28X365配备，液压缸更换成CD250C 100/45X365，原蓄能器压力降低更快，尤其是两个阀门同时开启到一定程度后，阀门的开启速率会降低，这也导致B侧开启时间较长。
根据这个情况证实，提升力增加后，低压旁路阀是能够打开的。
4、结语
通过对600MW汽轮机低压旁路阀门故障进行分析，通过对阀门液压缸、密封环、预启阀等进行改造，解决了低压旁路阀门由于液压提升力不足导致阀门无法正常开启的问题。为同类型机组处理该缺陷提供了可靠的依据。
参考文献
[1]谢进枞. 汽轮机主蒸汽旁路阀安全功能及作用原理[J]. 中国高新科技，2018（6）.
作者简介
李樊（1991.10-），助理工程师，浙江省电力建设有限公司；研究方向：汽轮机。
论文作者:李樊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/28
标签：阀门论文; 旁路论文; 压力论文; 液压缸论文; 低压论文; 指令论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第29期论文;