国华准电NB-55、NB-60型低旁减压阀泄漏原因浅析

殷召平

摘要：本文主要剖析了国华准电低压旁路系统减压阀频繁泄漏的原因，并提出了相应的处理和改进措施。主要从阀芯与阀座密封材质的分析入手，提出了阀芯、阀座安装工艺改进、运行方式调整及密封结构形式的改变等多种治漏措施和方法，并利用机组检修时机实践应用，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：低旁；减压阀；泄漏；密封材质；热量损失

前言

国华准格尔发电有限责任公司二期、三期工程4×330MW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2×222.5t/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

锅炉启动期间，低旁减压阀（PCV101—PCV201）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）=KP1＋a，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。

1．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，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。

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：

①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，产生泄漏。

②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，使阀门产生泄漏。

2.2检修方面的原因

①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。

②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。

③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

①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。

②阀芯的阀杆中心线与阀芯密封面的中心线有偏差。

③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。

④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0～6%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52～81℃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

①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。

②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漏，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，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。

结论

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外，每减少一次低旁减压阀的检修，节约费用约6～7万元。

参考文献：

[1]CCIsulzerbypass（chinese）CCI-苏尔寿旁路系统说明书.

[2]苏尔寿低压旁路的安全性分析，中国电力.2005（6）.