高加聯成閥故障分析與處理

韓立爭

（中國成達工程有限公司 成都）

一、概述

印尼某2×65 MW燃煤電站項目Ⅱ期工程，每套機組設有1#、2#高壓加熱器（以下簡稱高加）。2#高加給水進口設有聯成閥，型號J761Y-200，自機組調試、運行以來，該閥在高加投入時，總需借助外力打開而無法自動開啟。開啟后，會自動緩慢關閉，即在非事故狀態下將高加自動解列，如此長期運行將對機組的熱經濟性產生不利影響。

二、結構特點

從結構上來講，高加進口閥與旁路閥位于同一殼體內，共用1只閥芯，二者合并一起稱為“高加聯成閥”，為直通式、外置活塞式結構，帶手輪強制關閉。給水從閥座上方一側進入，從另一側進入高加系統，閥上部設有兩個旁路接口與位于高加系統出口的止回閥旁路接口相連通。高加聯成閥設有上、下兩個密封面，當高加系統正常運行時，閥門開啟，閥瓣上浮至與上密封面完全接觸；當任一高加發生故障時，通過高加水位監測信號觸發快速啟閉閥（一般為電磁閥）開啟動作指令，凝結水進入高加聯成閥活塞上部水室，壓力作用使閥瓣下落至下密封面，閥門實現自動關閉，高加自動解列，此時給水通過兩旁路彎管經出口止回閥直接進入鍋爐省煤器。可見，高加聯成閥對保護高加設備乃至整個機組的安全運行起著關鍵作用。

從動作機理上講，高加聯成閥的開啟與關閉是通過給水或凝結水的壓力來自動實現，因此又稱為“水控閥”。高加聯成閥剖面圖及各管口見圖1。

三、分析與處理

1.無法自動開啟

2臺高加聯成閥在投入高加時均無法通過給水自動開啟，通過分析其作用機理找到原因所在。當投入高加時，鍋爐給水先充滿高加聯成閥進口側，此時開啟注水閥向出口側管路系統注水，當出口側水壓接近或達到給水壓力時，由于面積差使作用在閥瓣上、下表面的力不同，閥瓣上移至上密封面，主路開啟，旁路通道關閉。

現場實際檢查時發現，高加聯成閥及進、出口管路系統均包裹在保溫材料內，從外部看不到注水閥。揭開保溫后，發現根本沒有安裝注水閥及管路，只有廠家預留在閥體進、出口側的接口。現場將注水閥安裝后，啟動鍋爐給水泵，打開注水閥，閥瓣緩慢升起直至上密封面，關閉注水閥。高加聯成閥無法自動開啟的問題已經解決。

圖1 高加聯成閥剖面及管口圖

2.非事故狀態自動關閉

根據事故狀態下的作用機理，對高加聯成閥自動關閉做受力分析，閥瓣初始位置為上密封面且接觸密實。根據閥兩端受力情況可計算相關受力 F1=F2；F1=P1S1；F2=P2S2，式中F為某一壓力下，作用在有效受力面積S上的力；P1為給水壓力，S1為閥瓣下表面有效受力面積；P2為活塞上水室壓力，S2為活塞上表面受力面積。

當F2＞F1，且足以克服活塞與缸體、閥桿與襯套、填料之間摩擦力時，閥門將在壓力差作用下關閉。由于S1、S2為加工尺寸，已經定型，因此現場首先從P1、P2開始分析原因。

為了保證在事故狀態下，高加聯成閥能及時動作，控制閥門關閉的凝結水控制系統一般按如圖2方案設置。

結合高加聯成閥的結構特點與凝結水控制系統的設置方案分析，引起F2＞F1，即閥門自動緩慢關閉的原因有：凝結水控制系統中某些閥門內漏，導致活塞上水室壓力無法通過泄壓孔及時卸掉而推動活塞下移，閥門關閉；節流孔板間隙過大或活塞上的泄壓孔堵塞；閥進、出口給水壓差過大，引發閥芯自動回落。

（1）非事故狀態下，電磁閥1、電磁閥2與手動閥5均為關閉狀態，其余閥門為打開狀態。通過直徑1.5 mm的節流孔板，活塞上方水室內有一股連續的細流經過。經檢查排放管，有水流連續流出，說明活塞上的泄壓孔沒有堵塞，但不能排除局部堵塞。

圖2 高加聯成閥凝結水控制系統

（2）保持各閥門在非事故狀態下的啟閉狀態，將節流孔板用盲板封住，再次檢查排放管，基本沒有水流出，說明閥門沒有內漏問題。

（3）經與廠家確認，節流孔板的孔徑要求1.5 mm，現場實測直徑1.5 mm。廠家要求活塞上泄壓孔的孔徑為4 mm，而檢查泄壓孔孔徑需解體閥門，廠家說明書明確要求“該系列閥門嚴禁解體！”。因現場無廠家代表，為了盡量避免將問題復雜化，決定暫不對閥門解體。經研究后，認為廠家對節流孔板的孔徑要求只是一個范圍值，直徑1.5 mm的孔徑偏大的可能性較大。另外，因調試初期凝結水內含有雜質、顆粒而局部堵塞泄壓孔引發泄放不及時的可能性也存在。因此，將節流孔板孔徑減小到1.2 mm，試驗后發現高加聯成閥自動關閉的時間延長，遂對孔徑繼續減小。當孔徑為0.8 mm時，高加聯成閥再未出現非事故狀態自動關閉的情況。同時現場模擬事故狀態，電磁閥動作后，高加聯成閥自動關閉時間＜20 s，滿足高加自動解列的要求。

四、結論

（1）通過對高加聯成閥在非事故狀態與事故狀態下作用機理的分析，成功解決了高加聯成閥無法自動開啟和開啟后自動緩慢關閉的問題。

（2）高加聯成閥無法自動開啟系因為現場施工、安裝期間，未按照廠家要求安裝注水閥。究其原因，因管徑小，設計院提供的供現場施工、安裝圖紙內沒有明確設計注水閥管線。如要求閥門廠家單獨提供個別管路的圖紙亦不現實。因此，在項目設計階段就應該明確分工，最終提交給施工方的必須是完整的施工、安裝圖紙。

（3）在非事故狀態下，高加聯成閥自動緩慢關閉的問題得到了成功解決，但由于未對閥門解體，究竟是泄壓孔設計孔徑偏小、局部堵塞，還是節流孔板孔徑偏大的緣故未得到最終確認。

（4）本項目中高加聯成閥屬外置活塞式結構，一般情況下適用于亞臨界及以下機組。超（超）臨界機組工作壓力高，最高可達39 MPa，閥門關閉所需的推力大，同時需兼顧關閉時間，如仍采用外置式結構，其執行機構將會很大。因此，超（超）臨界機組多采用內置高壓活塞驅動方式。另外，國內外一些大型火電站也開始采用電動三通閥作為高加保護閥，但其關閉速度比液動型慢。