CCI美国NB-55、NB-60型低旁减压阀及泄露原因及处理.doc

NB-55、NB-60型低旁减压阀的泄露原因及处理【摘要】：通过对阀芯与阀座密封材质的分析、安装工艺改进、运行方式调整及密封结构形式的改变，成功解决了低旁阀后温度高的问题，降低了机组的热量损失，取得了显著的经济效益。【关键词】：CCI低压旁路阀维修，密封材质，密封面结构，运行方式，热损失 检修，内漏1 前言国华准格尔发电有限责任公司二、三期工程4330MW机组的低压旁路系统分别采用美国苏尔寿公司生产的型号为NB55-500、NB60-500的减压阀，低压旁路系统用来调整进入中、低压缸的再热蒸汽，以实现机组正常启停、机组跳闸及甩负荷带厂用电运行等特殊运行工况下蒸汽的热力平衡。苏尔寿低压旁路系统采用双路并列运行，在1.5MPa的再热蒸汽压力下容量为2222.5t/h，约为汽机MCR蒸汽流量的50%，它具有快速定位和定位精度高。对采用中压缸启动方式的阿尔斯通330MW汽轮机组，低压旁路的安全性就显得尤为重要。苏尔寿NB55-500低压旁路系统由控制油站、两套并列减压阀及其控制回路、两套减温水调节阀及其控制回路组成。低压旁路的压力控制有自动或半自动控制、手动控制和安全快关三种控制方式。无论是自动、半自动控制还是手动控制，安全快关指令均对它有效。控制系统图1所示: 图一：低旁油站控制系统图 锅炉启动期间，低旁减压阀(PCV101PCV201)的开度由手动控制。将再热蒸汽回收并暖管，手动控制其开度逐渐将再热蒸汽压力调节到1.5MPa，在汽机保安系统复位前将低旁减压阀调节投入自动，以满足汽机冲车、并网、接带初始负荷的需要，此时低旁处于“压力控制”阶段。当机组负荷基准值达13%左右时，高压缸切换投入运行，随着机组负荷的增加，低旁压力定值由1.5MPa自动转换为高压缸第一级后压力P1的函数值f(x)，f(x)=KP1a，此时低旁压力定值f(x)跟踪负荷，常数a为0.3MPa，它可以确保在机组正常运行时低旁减压阀的关闭，此时低旁处于“滑压控制”过程。在机组跳闸、甩负荷等异常工况下，低旁减压阀的压力定值自动由f(x)转换为1.5MPa，以确保低旁减压阀的快速开启，防止锅炉再热器超压。 低旁减压阀的快关和开度限制功能为了防止凝汽器超温变形损坏，低旁减压阀后的减温器上布置有两级减温水，减温水阀的开关直接感受减压阀的开度和减压阀后汽压信号。第一级喷水阀与减压阀同步打开，第二级减温水阀在减压阀后压力大于0.4MPa时打开，小于0.37MPa时关闭。减温水压力低、减温器温度高都将引起低旁减压阀快关。为防止凝汽器超压影响机组的安全运行，在凝汽器压力高、减压阀后压力高、减温水阀未打开的情况下都将引起低旁减压阀快关。其控制原理如图2。当减压阀后的压力大于0.45MPa时，经PI调节器关小减压阀开度，以降低减压阀后压力，保护凝汽器的安全运行。图2低旁减压阀的开度限制功能2 改进前期可行性分析通常情况下低旁减压阀后的温度在50左右，通过调取历史曲线可以看出（图3所示），经过检修后的低旁阀后温度都有所减低，并能保持一段时间，最长历史记录为2010年，时长为7个月。但持续性不好，在一个检修周期内，阀后温度能达到100以上，现从运行、检修维护及安装等方面进行原因分析：2.1 运行方面的原因： 运行启停方面的操作，此减压阀需要在关闭行程96%时阀门快速关闭，然而运行人员关闭不及时，节流产生对门芯与门座密封面的冲刷，造成后续的阀门关闭后，门芯与门座已关闭不严，产生泄露。09年C修后5月14起机后阀后温度最大到187度申请中调停机后A低旁解体检修2010年底机组A修后阀后温度在250左右温度居高不下图3 历年泄露曲线 运行中低旁减压阀油动机产生反馈零点漂移，使油动机的关闭力矩下降，使阀门产生泄露。 低旁关闭行程设定在96%时进行关闭，低旁减压阀的就地实际行程为120mm，相对于反馈信号来说显然是太小，12010044.8，也就是就地行程只有4.8mm。阀芯与阀座的距离是4.8mm，阀门存在大量的节流。在此范围内，机组启机时管道内沉积的积垢，被汽流吹起，使汽流携裹着大量的微粒像锉刀一样对密封面进行磨损，这是阀芯与阀座冲刷最严重的时候，图4为解体后冲刷的痕迹。图4解体后的阀芯冲刷痕迹2.2 检修方面的原因 安装过程中，阀芯与阀座的中心线对中不正，产生阀芯中心线与阀座中心线没有对中，产生偏斜，使阀芯密封端面与阀座密封端面产生张口。 阀盖、油动机支架，油动机活塞杆中心线，不是在同一条中心线上，中心线产生弯曲，使阀芯与阀座产生张口。 安装中阀盖就位后，门盖中心线与门芯中心线不在同一中心位置。2.3 制造方面 门体的阀座接触面与阀座底部接触面接触不良，也就是面与面的角度超标。 阀芯的阀杆中心线与阀芯密封面的中心线有偏差。 阀芯与阀座多次补焊检修，阀座补焊部位产生变形，使得阀座在车床上找正车削时，产生找正误差。阀座在车床三爪上如果以阀座外圆找正，但外圆不是与门体的门座实际接触，这就有加工时的误差存在。 阀芯、阀座多次补焊后，是否产生金属热变形，或是金属内部的焊接热应力在运行当中逐步释放出来，使密封面产生接触间隙，从其他机组的减压阀情况可以看出。2.4 减压阀的调试在调试过程中，阀门过关量不足，使反馈信号的2%过关，且热工信号又采集不准确，出现了CRT画面产生过关，实际没有达到真实过关的“假象”。3 措施的实施3.1 重新设定#2机低旁减压阀最小开度值通常情况下，在启停机时，低旁减压阀开度在06%之间，对阀门密封面冲刷最为严重。为避免汽流对密封面的冲刷，需要重新设定开启值。以#3机组启机为例，低旁减压阀开度在行程量关到90%时快速关闭，减少了阀门密封面冲刷，目前阀后温度保持在5281之间。在低旁减压阀安装调试阶段，阀芯关闭到位后，由热工人员人为的将阀位指示调整到欠关1%，保证油动机时刻给阀芯一个向下的力存在，做到阀门的关闭严密性。3.2 改变阀芯、阀座的材质及密封结构 曾在2010年A修时，将阀座硬度从HRC44降到HRC38，虽提高了密封效果，但降低抗拉冲刷能力，现在将硬度恢复到原设计时的硬度。 阀芯、阀座密封结构的改变原阀门设计时密封面为面密封，密封线较宽，角度为66，使用过程中密封效果不好，2010年时改成线密封，阀芯角度为66，阀座角度为62，接触面在阀座的上口，改造后密封效果有一定的改善，但使用一段时间后仍存在内漏现象，阀后温度仍旧很高。通过以上的现场实践得出：线密封效果相对于面密封效果好，但不耐冲蚀；因线密封的密封线较窄，一旦运行中发生轻微泄露，容易发生冲蚀穿透，产生贯穿性的间隙，且越冲越大，逐渐恶化。为了提高阀门的抗冲蚀能力，结合上述分析，现对原阀门的密封副结构进行更合理的改造，形式如图5所示：图5 改进后的密封结构将阀芯密封面改为球面密封，阀座为角度，这样阀芯与阀座为线接触，并将阀芯与阀座形成的密封线设计在阀座密封面的中间部位，由于介质冲蚀多从两端尖点开始，密封线在阀座中间部位，对抗冲刷方面有一定的改善，更为重要的是阀芯采用球面代替锥面作密封面，能在一定程度上补偿由于装配、阀门内部变形而引起的偏差。从阀座密封面与阀芯密封面堆焊的材质上看，阀芯与阀座的密封面应存在一定的硬度差，这样在密封时会有一定的补偿，阀芯密封面堆焊司力太6，硬度达到HRC44以上，阀座可堆焊相对硬度低一点的材质，硬度在HRC38左右，这样既保证阀芯与阀座的硬度差，同时提高了阀座的抗冲刷能力。4 结论图6：2A侧低旁减压阀后温度曲线此次低旁减压阀温度的降低主要采用工艺有阀芯、阀座密封结构的改变、阀芯、阀座密封材质硬度的提高及操作规程上90%的全关。这几个条件的改变是阀后温度降低的关键因素。从#2机A低旁减压阀改型后的启机过程来看（图6所示），阀后温度都控制在80以内，效果相当明显。同时，取得的经济效益也是可观的：剔除运行中的热量损失