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編者

    本文系西安秦申特種調(diào)節(jié)閥有限責(zé)任公司總所著。文章從幾個(gè)典型案例著手，不僅分析了發(fā)電廠減溫水閥門出現(xiàn)故障的原因和解決方法，而且詳細(xì)列出各類減溫水閥門的設(shè)計(jì)要求和注意事項(xiàng)，這不僅是西安秦申公司的研發(fā)成果，對(duì)發(fā)電廠以及閥門同行都有一定的借鑒作用。

    前言：我們從減溫水調(diào)節(jié)閥的大量應(yīng)用案例中挑選幾件，希望達(dá)到與同行的技術(shù)匯報(bào)交流，與客戶有效溝通的目的。僅僅隨機(jī)挑選，不代表秦申公司zui高水平，也不代表機(jī)組zui大容量，可能有普遍意義。我公司愿與同仁一起努力，真正承擔(dān)起發(fā)電廠苛刻工況閥門疑難問題的解決任務(wù)。

案例一：西北某發(fā)電有限公司 4×300MW+1×1000MW

1、該廠4臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組的鍋爐部分，過熱器一級(jí)、二級(jí)減溫水調(diào)節(jié)閥和再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥都選用了某進(jìn)口品牌。

2、原閥門參數(shù)和結(jié)構(gòu)示意圖

原閥門結(jié)構(gòu)示意圖

3、我們的分析判斷

工況特殊性分析

1、由于該廠使用的煤質(zhì)燃燒特點(diǎn)，火焰偏上，導(dǎo)致該廠過熱器減溫水投水量大，閥門頻動(dòng)，閥門一直處于長(zhǎng)期工作的情況，就顯得疲于應(yīng)付，從而出現(xiàn)內(nèi)漏、系統(tǒng)無法投自動(dòng)等狀況。

2、再熱器減溫水壓差比較大，閥門長(zhǎng)期處于小開度運(yùn)行、調(diào)節(jié)特性差、過調(diào)，致使調(diào)節(jié)閥很快就出現(xiàn)了密封面汽蝕損壞，閥座產(chǎn)生周向裂紋的情況。

3、由于采用不可拆卸式閥座設(shè)計(jì)，導(dǎo)致無法正常更換調(diào)節(jié)閥核心組件，只能選擇維修的方式，極大的增加了電廠鍋爐專業(yè)的維護(hù)工作量。

原閥門設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析

1、套筒籠式單級(jí)節(jié)流閥籠開小孔調(diào)節(jié)，閥芯上下移動(dòng)改變流通面積進(jìn)行流量調(diào)整。雖然原閥門采用的是等百分比調(diào)節(jié)特性，但由于系統(tǒng)的流阻對(duì)減溫水調(diào)節(jié)閥流量特性影響很大，當(dāng)閥門處于小開度時(shí)，系統(tǒng)的壓降絕大部分作用在閥門上，這樣就使閥門的流量大大增加，超出預(yù)期要求，造成等百分比的閥門在減溫水系統(tǒng)可能畸變?yōu)轭愃瓶扉_型。從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)特性差、小開度閥門沖刷導(dǎo)致內(nèi)漏。

2、過熱器閥芯采用平衡式結(jié)構(gòu)，閥芯閥套僅依靠石墨環(huán)來密封，承擔(dān)負(fù)荷過重，且閥內(nèi)件無防卡澀設(shè)計(jì)；如遇雜質(zhì)焊渣等極易損壞密封環(huán)，從而造成內(nèi)漏或者閥芯套卡澀。

3、原閥門為不可拆卸式閥座設(shè)計(jì)，將閥座環(huán)以周向點(diǎn)焊的方式固定在閥座本體。從理論上講，固定的閥座環(huán)，可避免閥座環(huán)受閥桿或水流的作用力而異動(dòng)，從而保證調(diào)整門在操作過程中的可靠性。但是，該調(diào)整門在運(yùn)行當(dāng)中曾多次出現(xiàn)閥座環(huán)與閥座本體固定部位產(chǎn)生周向裂紋的情況，而且曾有閥座環(huán)從閥體中直接取出的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致減溫水內(nèi)漏嚴(yán)重。

我們的設(shè)計(jì)方案

過熱器減溫水

1、閥門采用多級(jí)套筒結(jié)構(gòu)，提高降壓等級(jí)。

2、套筒及閥芯都開有修正等百分比調(diào)節(jié)特性小孔，閥籠閥芯相互配合全行程調(diào)節(jié)，修補(bǔ)調(diào)節(jié)特性。

3、閥芯設(shè)有進(jìn)口蓄能密封環(huán)可保證閥門達(dá)到ANSI V泄漏標(biāo)準(zhǔn)；且閥芯上加多個(gè)節(jié)流槽，以改善防卡機(jī)能。

4、閥桿變細(xì)，減小摩擦力，防止閥門過調(diào)。

5、上閥蓋加長(zhǎng)，使填料部分遠(yuǎn)離介質(zhì)高壓區(qū)。

6、整體結(jié)構(gòu)采用活閥座設(shè)計(jì)，方便修復(fù)及更換。

西安秦申過熱器減溫水結(jié)構(gòu)示意圖

再熱器減溫水

1、針對(duì)該閥重新計(jì)算CV值并選型；

2、采用平衡式串級(jí)閥芯，降壓等級(jí)高，減小不平衡力；

3、加長(zhǎng)行程，閥籠配合閥芯全行程調(diào)節(jié)，提高調(diào)節(jié)精度；

4、加進(jìn)口蓄能密封環(huán)，關(guān)斷嚴(yán)密，達(dá)到零泄漏等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

5、表面硬化處理，硬度可達(dá)到HRC70左右，延長(zhǎng)使用壽命。

西安秦申再熱器減溫水結(jié)構(gòu)示意圖

 改造效果

2015年該廠共使用西安秦申公司的過熱器一級(jí)減溫水、過熱器二級(jí)減溫水、再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥各兩臺(tái)，共6臺(tái)。閥門關(guān)閉嚴(yán)密，調(diào)節(jié)平滑，達(dá)到用戶要求。在2016年和2017年兩年間，該廠又陸續(xù)更換共計(jì)21臺(tái)。

案例二：山西某發(fā)電廠  2×600MW超臨界機(jī)組

原閥門參數(shù)和結(jié)構(gòu)示意圖

1#機(jī)過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥原采用某進(jìn)口，先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)。

閥門參數(shù)為：

原閥門現(xiàn)場(chǎng)問題反映

1、長(zhǎng)期存在振動(dòng)嘯叫現(xiàn)象。當(dāng)閥門處于12%~26%開度時(shí)，振動(dòng)嘯叫尤其嚴(yán)重。

2、調(diào)節(jié)特性差，基本喪失調(diào)節(jié)能力。

3、閥座直接焊死在閥體上，閥門產(chǎn)生內(nèi)漏后無法直接更換閥座，檢修不便。

我們的分析判斷

1、原閥門采用懸掛式套筒，閥套無節(jié)流降壓作用，只是起到導(dǎo)向作用。介質(zhì)采用側(cè)進(jìn)下出，閥芯閥座密封面直接應(yīng)對(duì)高能流體。閥內(nèi)件無閥籠設(shè)計(jì)，且閥門使用一段時(shí)間后配合間隙變大，從而導(dǎo)致閥門振動(dòng)產(chǎn)生嘯叫。

2、該結(jié)構(gòu)閥套沒有調(diào)節(jié)功能，只是起到導(dǎo)向作用。主要依靠閥芯露出節(jié)流孔的數(shù)量來調(diào)節(jié)減溫水的流量，沒有避免小開度運(yùn)行的特殊設(shè)計(jì)，因此小開度下閥門調(diào)節(jié)特性差，基本無法滿足系統(tǒng)要求。

3、該閥門由于口徑較大而采用了先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)，可保證V級(jí)泄漏。但由于缺少對(duì)密封面的保護(hù)措施，導(dǎo)致閥門出現(xiàn)主密封副容易被沖刷的后果，且閥座采用熱裝焊接至閥體，閥門內(nèi)漏嚴(yán)重后，無法整體更換閥內(nèi)件，對(duì)日后檢修帶來不便。

我們的改造方案

1、由我公司技術(shù)人員針對(duì)雙方確認(rèn)后的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行重新計(jì)算選型，優(yōu)化閥內(nèi)件流通能力及調(diào)節(jié)性能。

2、在設(shè)計(jì)上保留了先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)，閥桿變細(xì)，減小摩擦力，調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

3、采用了三級(jí)套筒式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該結(jié)構(gòu)既可滿足所要求的zui大流量，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。對(duì)閥門的等百分比調(diào)節(jié)特性進(jìn)行修正，延長(zhǎng)閥門的使用壽命。

改造效果

    該廠過熱器二級(jí)減溫水自2015年11月投用至今，近2年運(yùn)行時(shí)間的考驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)反饋，由于增加了調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)，優(yōu)化了調(diào)節(jié)特性曲線，*適應(yīng)自動(dòng)控制要求。閥門零開度時(shí)關(guān)斷嚴(yán)密。

減溫水閥門的現(xiàn)場(chǎng)流量示意圖

案例三：陜西大唐某發(fā)電有限公司 4×600MW亞臨界機(jī)組

現(xiàn)場(chǎng)問題

    2012年，該廠因需要采購減溫水前截止閥，我公司去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)交流，并應(yīng)客戶要求，給出截止閥的技術(shù)方案。

當(dāng)時(shí)沒有更多的系統(tǒng)問題反映。

我們的分析和判斷

對(duì)運(yùn)行方式的了解

在現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交流過程中，我們發(fā)現(xiàn)，該廠的一、二級(jí)過熱器減溫水，因?yàn)榱髁坎粔颍\(yùn)行上想辦法，采用將給水主調(diào)門開至14%運(yùn)行。此時(shí)在保證給水量的同時(shí)，提高了減溫水壓力，強(qiáng)行增大了一、二級(jí)過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥的前后壓差，從而迫使減溫水調(diào)節(jié)閥滿足所需流量。

    我們認(rèn)為，長(zhǎng)期憋壓運(yùn)行，不僅造成能量損耗，而且減短了給水調(diào)節(jié)閥的使用壽命（主調(diào)長(zhǎng)期小開度運(yùn)行，副調(diào)頻繁調(diào)節(jié)）。

重新計(jì)算選型

    現(xiàn)場(chǎng)提供參數(shù)后，經(jīng)過我公司專業(yè)人員重新選型計(jì)算后，我們給出以下建議：

    一級(jí)減溫水應(yīng)選Kv=120   喉口建議Φ85，

    二級(jí)減溫水應(yīng)選用Kv=55  喉口建議Φ50。

    而原閥門的喉口僅有Φ38，根據(jù)此類閥門的性能zui大通流能力為Kv≈20，因此原減溫水調(diào)節(jié)閥的流通能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到所需要求。

現(xiàn)場(chǎng)勘查

    經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，減溫水調(diào)節(jié)閥及調(diào)節(jié)閥前的截止閥管道原為DN100/DN80，而現(xiàn)場(chǎng)加了變徑管，縮小了內(nèi)徑。原來系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒有問題，只是閥門廠家也許為了降低成本，后來加了變徑管，縮小了內(nèi)徑。截止閥的流通能力進(jìn)一步縮小，而后邊的調(diào)節(jié)閥繼續(xù)縮小喉口，致使流量更加不足。

我們建議一是消除瓶頸（變徑管），同時(shí)增大隔離閥通徑，一級(jí)減溫水采用DN100的截止閥，二級(jí)減溫水采用DN80的截止閥。二是立刻檢查減溫器噴頭。

效果反饋 

自2012年我公司提出整改方案后，同年7月給電廠提供了我公司生產(chǎn)的套筒先導(dǎo)式截止閥，并對(duì)其過熱器一級(jí)減溫水閥內(nèi)件進(jìn)行改造修復(fù)，2013年更換了過熱器二級(jí)減溫水后，*解決了原系統(tǒng)存在的問題。

我們對(duì)此類閥門的理解

    發(fā)電廠減溫水調(diào)節(jié)閥的分類和我們相應(yīng)的設(shè)計(jì)理念

    雖然在發(fā)電廠系統(tǒng)中，這類閥門名稱上都統(tǒng)稱為減溫水調(diào)節(jié)閥，因在系統(tǒng)中的位置和工況不同，其前后壓差、所要求的調(diào)節(jié)精度均不同，因此其相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案選型也不同。大致可以分為以下幾類：

（1）過熱器系統(tǒng)：亞臨界機(jī)組鍋爐過熱器系統(tǒng)一般設(shè)置兩級(jí)噴水減溫，超臨界機(jī)組設(shè)置三級(jí)噴水減溫?？倻p溫水量一般都在zui大蒸發(fā)量的8%左右，一級(jí)粗調(diào)、二級(jí)或三級(jí)作為主蒸汽氣溫的微調(diào)，通過二三級(jí)減溫噴水的控制，保證末級(jí)過熱器出口蒸汽溫度在額定值，因此對(duì)減溫水調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度要求就比較高。

    過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥，其閥門前后都處于高壓區(qū)，屬于高壓閥，對(duì)結(jié)構(gòu)及內(nèi)件的選材方面有特殊要求，閥門頻繁調(diào)節(jié)，且要求調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

（2）再熱器系統(tǒng)：使用減溫水調(diào)節(jié)閥作為再熱蒸汽溫度微量調(diào)節(jié)，減溫水的總流量一般為zui大蒸發(fā)量的5%。

    再熱器減溫水閥，其前后壓差較大，對(duì)閥門核心部件的防沖刷能力要求高，且調(diào)節(jié)特性要求也非常高。且隨著熱經(jīng)濟(jì)性的要求更加嚴(yán)格，近年來大機(jī)組的減溫水投放量都很少，因此對(duì)閥門的調(diào)節(jié)精度有了更高的要求。

（3）再熱器冷端進(jìn)口管道：事故緊急噴水減溫器，起到事故狀態(tài)下的噴水減溫作用。

    再熱器事故微量噴水減溫水調(diào)節(jié)閥，其閥門前后壓差大，口徑小，對(duì)結(jié)構(gòu)及內(nèi)件的選材熱處理工藝方面有特殊要求，且調(diào)節(jié)特性高。

（4）高壓旁路系統(tǒng)、低壓旁路系統(tǒng)：使用減溫水調(diào)節(jié)閥以達(dá)到蒸汽減溫效果。

    高旁減溫水調(diào)節(jié)閥， 閥前處于高壓區(qū)，閥門前后壓差很大，口徑較小，泄流等級(jí)要求高，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及防沖刷能力要求高，調(diào)節(jié)特性要求高，調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

    低旁減溫水閥屬于大口徑閥門，閥前壓力相對(duì)較低，閥門前后壓差相對(duì)較小，該閥要求調(diào)節(jié)性能高且要求調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

（5）軸封系統(tǒng)：軸封減溫水調(diào)節(jié)閥的流量特別小，來自凝結(jié)水升壓泵出口，雖然壓力溫度不高，但是由于其V級(jí)泄露標(biāo)準(zhǔn)及超高的調(diào)節(jié)精度，因此該閥門設(shè)計(jì)加工難度很大，調(diào)節(jié)特性很難控制。開度過大加速汽輪機(jī)內(nèi)部冷卻，造成大軸彎曲，開度過小造成軸承超溫。

（6） 其他，如吹灰系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)中的減溫水調(diào)節(jié)閥，過熱器或者再熱器系統(tǒng)中的微量噴水調(diào)節(jié)閥。

    空預(yù)器吹灰減溫水調(diào)節(jié)閥，屬于低壓小口徑閥，流量要求小，很難控制流量，所以該閥門調(diào)節(jié)特性要求高。

減溫水調(diào)節(jié)閥普遍存在的問題

1.閥門過調(diào)上下串動(dòng)

2.閥門振動(dòng)導(dǎo)致閥桿填料外漏

3.調(diào)節(jié)特性差，無法控制減溫水量。

4.選型不當(dāng)：閥門喉口過大，造成小開度運(yùn)行，易沖刷密封面且難以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)；閥門喉口過小，減溫水流量不足，導(dǎo)致蒸汽超溫甚至引起爆管停機(jī)。

我公司減溫水調(diào)節(jié)閥的研發(fā)縮影

    我公司在減溫水調(diào)節(jié)閥的研發(fā)歷史中，zui初采用的是串級(jí)式多級(jí)節(jié)流結(jié)構(gòu)，堪稱當(dāng)時(shí)的減溫水閥門設(shè)計(jì)*，大量應(yīng)用于300MW、200MW、125MW的亞臨界機(jī)組。近些年來，又研發(fā)出套筒式、多級(jí)套筒式、壓力平衡型與不平衡型、先導(dǎo)結(jié)構(gòu)等系列減溫水結(jié)構(gòu)，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同工況要求。即使如此，我們還經(jīng)常感到力不從心。

    在亞臨界機(jī)組到超臨界機(jī)組的發(fā)展過程中，我們也走了不少彎路，甚至摔倒失敗過，直到我們的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行*轉(zhuǎn)變。比如大唐龍崗發(fā)電廠，2012年5月我們*次改造的效果并不好，閥門在50%開度時(shí)上下串動(dòng)，并且流量調(diào)節(jié)不穩(wěn)。2012年10月我們進(jìn)行了第二次改進(jìn)，重新計(jì)算選型。第二次改造后運(yùn)行至今，調(diào)節(jié)精度高，關(guān)閉嚴(yán)密。

    隨著發(fā)電廠容量的增加，自動(dòng)化控制水平的提高，客戶對(duì)減溫水閥門的要求也越來越高。我們?cè)跒榭蛻舴?wù)的過程中深深體會(huì)到，鍋爐減溫水調(diào)節(jié)閥這一產(chǎn)品，更加需要現(xiàn)場(chǎng)各種參數(shù)做計(jì)算和設(shè)計(jì)方案的支撐，更加體現(xiàn)了“量身定做”的概念，這也恰恰與我公司的經(jīng)營理念相吻合 。為客戶量身定制提供專業(yè)技術(shù)方案，致力于專業(yè)解決發(fā)電廠的閥門疑難問題，仍是我們今后孜孜以求的目標(biāo)。