摘要：多级离心泵如高压给水泵所使用的泵保阀因其具有逆止阀、最小流量循环调节阀等复合作用而越来越多得使用在大型发电机组给水系统中。本文对比了两种作用方式的泵保阀的使用效果、维护情况及维护费用等情况。意在立足机组安全稳定性前提下，重视各项设备运行及检修数据收集、整理和分析，提升设备管理水平，逐步实现节能增效目标。
关键词：给水泵；泵保阀；再循环管路；国产阀；进口原装阀
引言
介绍泵保阀及其再循环型式特点，分析两种作用方式的泵保阀的作用原理，梳理设备缺陷情况及检修维护状况，以运行检修数据整理为依据提高设备安全节能管理水平。
1 泵保阀的作用及优点
多级离心泵的最小流量循环调节阀也称高压差调节阀、自力式再循环阀或泵保阀（以下称泵保阀），是一种防汽化的多级节流调节阀，主要用于大型发电机组给水系统，是防止锅炉给水多级泵汽化的重要设备[1]，优点如下：流体逐级降压，流体方向不断改变，增加流阻，防止高压差下出现空化。阀芯多级节流，多级离心泵最小流量再循环阀有串级式结构和迷宫式结构两种型式。流体通过曲折通道，目的是消耗流体能量，降低流速，防止液体汽化。以改善流体流动状态，控制流速。节流面与密封面分开，阀芯、阀芯套和节流孔板经硬化处理，表面硬度达到HRC70左右，关闭严密，寿命长。阀芯表面开有大缺口，即使液体含有2~3mm焊渣等固体颗粒，阀芯也不会卡死，动作灵活。
2 两种泵保阀的作用原理
两种泵保阀作用原理类似，但作用方式有所区别，一种为国外原装进口阀，另一种为自行研制的国产阀，其作用方式分别介绍如下：
2.1 国产泵保阀作用原理
泵保阀（Automatic Recirculation Valves），简称ARC。阀外形类似一个三通阀，如图1所示。一般有P、R、B三个接管口，其中P端连接给水泵出口（阀入口）、R端接阀后系统（阀出口）；B端与泵吸入管线或系统连接（旁通口或最小流量口）。P、R间有一个带弹簧执行机构的阀瓣，阀瓣与阀座之间的离合使流体单方向流动或停止并起逆止作用，B端部分也有一可移动的阀瓣，在一定的压力下它的每一位移量对应一定的流量，而且在起初一定范围内流量为零，类似于一节流阀。逆止部分与节流部分的执行机构通过一连杆连接，逆止阀瓣的动作将带动节流阀瓣动作。
当给水泵开启时，P向R有流体流动，逆止阀瓣开启离开阀座，阀体中弹簧被压缩。同时，逆止阀瓣带动曲柄，并推动节流阀瓣向B端口移动，旁路管的流量减小直至为零。当阀出口端连接的手动阀（或后系统）逐渐关闭，P向R间的流体流动量减小，压力增大，弹簧伸长，逆止阀瓣向阀座方向移动趋于关闭，并带动曲柄推动节流阀瓣朝远离B端口的方向移动。当移动至某一位置时旁路开启有流体流过，随着主管路流量为零时，节流阀瓣达到最大开启位置，旁路流量也达到最大，此旁路的最大流量即为给泵正常操作时所要求的最小流量Qmin。由此可见，当系统在短期运行工况下，给泵的流量产生波动，如小于泵所要求的最小流量时，则旁路自动开启，补偿主管路流量与最小流量间的不足，保护了给水泵的安全运行。
2.2 进口原装泵保阀
进口原装泵保阀其作用原理如下：液体经过阀门（见图2）入口1 进入阀体，阀芯2 同时也是测量部件感受到流量的通过，当流量小于设定值时，液体通过阀座3上的开孔并通过阀杆4同时也是旁路阀芯的减压调节通道做旁路循环。当出口流量大于所设定的流量时（如25%~30%），流体进入主管道中并逐渐关闭旁路，进行正常流动，其旁路及主流路的开启与关闭只与出口流量有关。当阀门的出口有流体倒流时，阀芯2 的逆向动作变成了逆止阀的工作过程。
图1 国产泵保阀结构示意图
图2 进口原装泵保阀结构示意图
阀芯2 与阀座3 的导轨处形成的空腔构成了缓冲室，避免金属间猛烈冲击对阀门造成的损坏。减压旁路系统的减压级数是根据技术参数确定的，可以作成单级也可以作成多级减压。特殊的连杆设计克服了通常系统中在最小流量点附近运行时产生的系统震荡。流量的设定在出厂前已经调校，如果用户改变设定可以通过螺母5 调节。
3 使用效果及维护情况比对
本厂9F燃机初装配套泵保阀为进口原装阀，按产品序列号分为04206916和11205922两种，初装型号为2004年制造，而制造商于2011年对该型号阀做过改型，改型前后两种阀外形尺寸一致，但阀内件因尺寸不同而不能通用。
机组投产后，先后出现逆止阀阀线渗漏造成阀门出口关闭不严密，造成另一台泵运行流量损失；出现再循环管路渗漏跑流量，直接影响厂用电上升和出口流量损失。其中最突出的是再循环组件吹损导致的再循环管路跑流量，通常情况下流量最高曾达到15T/H，对应损失的电量非常可观。经拆检，再循环阀线吹损位置明显，一般为第一级阀芯处吹损。
再循环阀芯泄漏后制造商建议整体更换，而无法修复泄漏阀芯。更换该再循环阀制造商报价超过6500欧元，加上更换再循环阀时必须更换密封件则超过7000欧元，折合人民币超过55000元。按上述数据统计，考虑到机组启停状况，则基本每年需更换一次阀芯组件。因阀门改型而造成的备件无法通用，导致日常备件需按照2004年制造及2011年制造的阀门使用数量配置，使得备件费用成倍增加。
国产泵保阀其主阀DN150 小阀DN65，进口压力15MPa，出口0.5MPa，温度153℃，运行设计参数满足系统要求。除再循环阀中心线较国产阀低300mm（即再循环管路高度增加300mm），其余如法兰型号、阀门高度等外形尺寸均与进口原装阀一致，且不存在改型问题，阀门通用性好。
国产阀质保两年，维修时可将阀门发回原厂，其使用新的再循环阀芯替换旧的再循环阀芯，同时更换各处密封件。每次维护后就相当于一套新的泵保阀，费用35000万左右。按进口阀使用寿命1.5年，国产阀使用寿命2.5年计算，单备品件费用，则节省维护费6万/年以上。根据使用经验，国产泵保阀使用三年内，该阀未出现逆止阀阀线渗漏、再循环管路渗漏等异常，可靠性较高。
4 结论
早期引进的大型燃气-蒸汽联合循环发电机组一般为进口机组，其配用辅助系统的辅机、阀门等有部分也配套使用外国原装件，其技术先进、工艺成熟，但在机组运行过程中，由于系统调节方式、运行环境等差异性因素，可能发生一些异常，影响机组安全稳定节能运行，且维护检修费用一般较为高昂。在提倡自主创新的当下，涌现出越来越多具有自主知识产权的国产同型产品，作为机组检修人员应注重掌握设备运行和维护状况，尤其是异常及其处理所产生的各类信息，综合评价，提出建设性建议，以机组安全稳定运行为前提，以节能增效为方向，逐步提高设备健康水平。
参考文献：
[1]谢相彬 王克敬. 泵保阀在离心泵最小流量控制中的应用[J]，化工设计，2000，（1）：35-37
作者简介：
王大伟（1983—）男，江苏常州人，工程师，技师，从事燃气-蒸汽联合循环发电机组检修管理工作。
戴云（1972—）男，江苏常州人，技师，从事燃气-蒸汽联合循环发电机组管阀专业检修工作。
论文作者:王大伟,戴云
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/28
标签：流量论文; 旁路论文; 机组论文; 流体论文; 再循环论文; 作用论文; 两种论文; 《电力设备》2018年第35期论文;