俄制пт142－165／15－2型機組高加入口聯(lián)程閥改造

賀 天

（蘭州西固熱電有限責任公司，甘肅 蘭州730060）

0 引言

西固熱電有限責任公司9、10號機為俄制пт142－165／15－2型單軸雙缸機組，具有25級，有兩段調(diào)整采暖抽汽——上段和下段抽汽，用于熱網(wǎng)加熱器熱網(wǎng)水的逐級加熱。在通往熱網(wǎng)加熱器對熱網(wǎng)水作逐級加熱時，下段和上段的加熱應當依次進行且通水量相等。上下段抽汽裝置可獨自保持在壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)工作。

汽輪機具有可調(diào)整的生產(chǎn)抽汽，可調(diào)整壓力范圍為1．18～2．06MPa，供外廠生產(chǎn)抽汽之用，用中壓調(diào)節(jié)汽門進行一次控制調(diào)節(jié)。

高加入口聯(lián)程閥為水壓保護三通閥，閥門規(guī)格DN300；系統(tǒng)參數(shù)給水溫度210℃，壓力22MPa；該閥門閥座、閥芯接合面、閥蓋接合面及閥門活塞都有不同程度的損傷，閥門內(nèi)漏嚴重，造成機爐側(cè)給水溫度差達16℃；該聯(lián)程閥內(nèi)部沖刷、腐蝕較為嚴重，門蓋也有腐蝕現(xiàn)象，這給設(shè)備帶來了不安全因素。為保證9、10號機組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、高效運行，特進行改造。

1 存在的問題

該聯(lián)程閥使用12年后，經(jīng)過運行檢驗發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

（1）該閥門閥座、閥芯接合面、閥蓋接合面及閥門活塞都有不同程度的損傷，因而閥門內(nèi)漏嚴重，造成機爐側(cè)給水溫度差達16℃；該聯(lián)程閥內(nèi)部沖刷、腐蝕較為嚴重，門蓋也有腐蝕現(xiàn)象。

（2）該聯(lián)程閥最大的問題是閥門上閥座設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理，經(jīng)過長時間運行上閥座填料松散、被沖蝕掉，破壞了密封功能。在正常的運行中會使低溫給水短路，經(jīng)上閥座與閥體的密封部位流到高加出口，與加熱后的給水混合，使最終給水溫度大幅度降低，嚴重影響電廠的熱經(jīng)濟性。

（3）聯(lián)程閥活塞節(jié)流孔直徑太小，在運行中特別容易堵塞，如果發(fā)現(xiàn)不及時，有導致高加保護誤動作的危險。

2 原因分析

由于高加給水聯(lián)程閥的作用及操作方式的獨特性，要分析原因就必須了解高加聯(lián)程閥作用、功能、給水流程、工作原理、結(jié)構(gòu)情況。

（1）高加給水聯(lián)程閥作用及功能：高加給水聯(lián)程閥（三通閥）的作用是在高壓加熱器管發(fā)生故障時能在短時間內(nèi)切除加熱器，切斷給水泵的來水與鍋爐的到流水，并同時使給水經(jīng)旁路直接到鍋爐；高壓加熱器聯(lián)程閥使加熱器給水快速切斷和旁通，一方面避免了設(shè)計壓力較低的加熱器外殼的損壞，又保證了鍋爐給水的供應，同時防止了由抽汽管道反向流動而引起的汽輪機進水。

（2）高加給水聯(lián)程閥給水流程如圖1所示，保護水流程如圖2所示；高加入口聯(lián)程閥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖1 9、10號機組高加入口聯(lián)程閥給水流程圖

圖2 9、10號機組高加入口聯(lián)程閥保護水流程圖

圖3 高加入口聯(lián)程閥結(jié)構(gòu)圖

（3）高加入口聯(lián)程閥工作原理：

1）在正常運行時，給水壓力均勻作用于高加聯(lián)程閥的入口，因為壓力損失的存在，旁路管道中的水壓總是要低一點，這一壓差以及伸出到外部的平衡閥將安全地保證高加聯(lián)程閥的閥芯維持在開啟的位置，從而隔斷了流向旁路的通道。在高加發(fā)生故障時，水位控制裝置向電磁閥發(fā)出脈沖信號，同時發(fā)出聲光報警，并使得控制閥開啟，將液壓缸“A”腔室泄壓，由一小通道來的保護水全壓地作用于液壓缸“B”腔室，驅(qū)動閥芯向其關(guān)閉位置移動，這樣加熱器就退出運行，給水經(jīng)旁路流過。

2）如果加熱器內(nèi)給水壓力降低到給水泵壓力90%以下而不再升高，即使電磁閥控制閥未動作，高壓加熱器聯(lián)程閥仍在關(guān)閉位置。

3）在檢修后啟動時，加熱器由給水管道通過充水管束充水。只用加熱器內(nèi)壓力與系統(tǒng)壓力達到均衡后，高壓加熱器聯(lián)程閥才會自動開啟。

4）高壓加熱器聯(lián)程閥保護控制示意圖如圖4所示。

圖4 聯(lián)程閥保護控制示意圖

3 改造方案的制定

（1）針對高加聯(lián)程閥小旁路漏流，影響給水溫度的問題，采取以下改造方案：

1）采用倒掛式密封技術(shù)，使上閥座由于閥瓣的上推而上移后不會重新下移，使填料環(huán)越壓越緊，消除了填料泄漏的可能性。

2）在聯(lián)程閥上閥座安裝就位過程中，利用專用工具將上閥座上提，盡量增大填料預緊力，然后再緊固好上閥座的拉緊螺栓；改善以前只是用拉緊螺栓給填料環(huán)施加預緊力的情況。

3）拉緊螺栓加粗，并提高拉緊螺栓材質(zhì)級別。

（2）對于聯(lián)程閥在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)高加注滿水后閥芯提不起來的問題，采取如下改造方案：

1）為保證閥門存在卡澀時的閥芯上升，用專用連接器將活塞桿及上閥桿連到一起，在高加注水投運過程中可以利用活塞將閥芯提起保證高加可靠投入運行。相應更換改造活塞桿及閥桿，改造活塞結(jié)構(gòu)以保證活塞桿能承受反頂系統(tǒng)工作時的拉力。

2）活塞頂部增加泄水管，保證高加保護動作的可靠性。

4 技改方案的實施

（4）由于高加給水聯(lián)程閥作用及操作運行方式的獨特性，要求閥門的上閥座不能在垂直方向有往復的移動（不能讓密封件與閥體有摩擦）以及不能使填料松緊交替變化。往復的摩擦及填料松緊交替變化是造成上閥座泄漏的根本原因，閥芯、閥座密封面損傷是另一個主要原因。

（5）受力計算：當聯(lián)程閥打開時，上閥座上下存在的壓強差一般在0．5MPa，閥芯面積為282×3．14×0．25≈615cm2，作用在上閥座上下壓力差為615×5＋42×3．14×0．25×（170＋5）≈5．3t。這么大的推力，要遠遠大于套筒施加給上閥座密封填料的預緊力，將造成上閥座的密封填料壓縮，上閥座上移；當停運高壓加熱器時，推力釋放，填料因彈性恢復而松弛，如此交變幾次，填料自然產(chǎn)生泄漏。

（6）高加注水后不容易開閥的原因有以下幾點：活塞上部無泄水孔，活塞上升時上部的水不能及時排出；活塞泄水孔堵，活塞上部水不能排出；閥門內(nèi)部部件故障，影響閥門開啟；活塞卡澀。

4．1 準備階段

（1）查找準備圖紙及相關(guān)技術(shù)資料，掌握聯(lián)程閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)、動作原理并分析討論。

（2）在技改造中做好各種備品備件的加工，并逐一落實。（3）對聯(lián)程閥配件進行測量、檢查、驗收，并做好記錄。（4）復查聯(lián)程閥配件尺寸與廠家的圖紙尺寸相符。

4．2 改造前的準備工作

（1）配件制作：按圖紙制作備件，并進行檢測。

（2）根據(jù)圖紙要求，準備相應的工器具，并嚴格執(zhí)行檢修技術(shù)標準。

（3）在工作中嚴格執(zhí)行安全措施、技術(shù)措施、三級驗收制度，保證檢修質(zhì)量。

4．3 實施步驟

（1）聯(lián)程閥技改工作只能在系統(tǒng)隔離情況下進行，“三項措施”——技術(shù)措施、安全措施、組織措施落實到位后方可開工。

（2）閥門解體：按檢修作業(yè)指導書要求解體聯(lián)程閥，做好標記，配件妥善保管；閥體補焊：用角磨機把閥體沖刷部位打磨光整，去除氧化層、銹深坑、高點；用清洗劑清理干凈補焊處理表面，要求無油污、銹、灰等異物；冷焊補閥體，直流反接用焊條J507，由下至上逐層疊加，補焊到需要的尺寸，并留出足夠余量；清理藥皮、打磨干凈，進行著色探傷，確保無裂紋等缺陷；用專用鏜床車削閥體，恢復原尺寸，再次探傷，確保無裂紋、氣孔夾渣等缺陷。

（3）閥門研磨：制作專用研磨工具，對下閥座進行精細研磨；用專用工具對閥芯進行精細研磨；用專用工具對上閥座進行精細研磨；分別對兩對密封面進行紅丹粉接觸試驗，保證換向80%接觸且無斷點。

（4）執(zhí)行器修復：解體活塞缸，清理打磨光潔；對活塞上的泄流孔進行加粗攻絲，并安裝節(jié)流孔罩；更換新密封件；更新活塞桿，組裝活塞缸。

（5）聯(lián)程閥改造回裝：按解體逆順序回裝閥門?；匮b過程中，上閥座、填料、填料壓環(huán)、上閥座壓盤、自緊螺栓、拉緊螺栓、間隔套、支架墊盤、支架連接螺栓、閥桿、活塞桿、活塞桿連接器均使用新配件；組裝后開關(guān)試驗動作靈活無卡澀。聯(lián)程閥改造前后示意圖如圖5所示。

圖5 高加入口聯(lián)程閥改造前后示意圖

（6）做好技改后的各閥門技術(shù)數(shù)據(jù)及試驗記錄。

（7）根據(jù)圖紙嚴格執(zhí)行各項要求，做到按圖施工。

4．4 技改方案的實施及主要技術(shù)要求

（1）密封面比壓值為78．5～245MPa；密封面表面粗糙度Ra值要求高于0．1μm。

（2）密封面硬度不低于HRC45，閘板（閥瓣）硬度應比閥座高HRC3～5，而同一密封面3點硬度差不大于HRC2。

（3）密封面應平直，閥芯與閥座應對磨，并應保證徑向吻合度不低于80%（應用達到一級平板要求的檢查工具及涂紅丹粉方法檢驗吻合度）。

（4）鑄鋼件內(nèi)、外表面應光潔，不應有裂紋、嵌入物和超過標準的氣孔、冷隔、夾砂、縮孔及機械損傷等缺陷；更換的設(shè)備部件材質(zhì)符合設(shè)備參數(shù)要求且符合國家及電力行業(yè)相關(guān)標準并具備檢驗報告。

（5）允許焊補的鑄件挖補時，應采用機械加工方法，不得使用碳弧氣刨。補焊焊口清理后，補焊前必須進行液體浸透檢查，補焊后進行無損探傷檢驗。

（6）閥門的閥座、閥芯等密封面堆焊材質(zhì)為D507Mo，閥體補焊材質(zhì)J507，且符合原閥門材質(zhì)要求，堆焊厚度為3～5mm，其他閥體部件堆焊材質(zhì)符合國家相關(guān)質(zhì)量標準。

（7）組裝后開關(guān)試驗動作靈活無卡澀；改造后保證機爐側(cè)給水溫差小于5℃。

（8）修復、更換設(shè)備部件有材質(zhì)報告、檢測報告及合格證。

（9）高加聯(lián)程閥配件如表1所示。

表1 高加聯(lián)程閥配件表

4．5 改造后運行操作注意事項

（1）給水泵啟動后高壓加熱器內(nèi)部注水以前絕對不允許利用聯(lián)程閥反頂系統(tǒng)拉起閥芯。

（2）應利用反頂系統(tǒng)先將活塞頂起，保證不會由于活塞影響閥瓣的開啟，反頂前應確保閥桿連接器未安裝。

（3）在高壓加熱器內(nèi)部注水壓力達到額定值以前，不能利用反頂系統(tǒng)提拉閥芯，注水時高加內(nèi)外部給水壓差總體控制在10kgf／cm2，具體內(nèi)部壓力控制如表2所示。

表2 高加內(nèi)外部給水壓力允許值

說明：當高加聯(lián)程閥前給水壓力為P1時，高加內(nèi)部注水壓力必須大于相應壓力下的P2值，才允許利用反頂系統(tǒng)提拉閥芯。

（4）高壓加熱器換熱管出現(xiàn)嚴重泄漏，且高加內(nèi)注水壓力小于表2中P2值時，不能利用反頂系統(tǒng)提拉閥瓣。

5 技改后的評價及總結(jié)

5．1 評價

9、10號機高加入口聯(lián)程閥改造后，保證了該聯(lián)程閥的嚴密性及動作的可靠性、穩(wěn)定性，給水溫度機側(cè)與爐側(cè)的溫差小于5℃，實現(xiàn)了改造目標。通過高加入口聯(lián)程閥的改造，提高了分析問題、解決的能力，鍛煉了職工技術(shù)隊伍。實踐證明，只要我們認真分析、科學研究，并嚴格制定實施方案和施工措施，就能保證技改方案合理高效地實施，解決技術(shù)難題。

5．2 經(jīng)濟效益分析

給水溫度每變化10℃，影響煤耗1．13g／kW·h，影響熱耗率－0．32%；9號機組爐側(cè)給水溫度提高12℃，10號機組爐側(cè)給水溫度提高13℃；9號機組全年發(fā)電量7．5億kW·h，10號機組全年發(fā)電量7．5億kW·h；標準煤價格按600元／t計算。

（1）計算公式：

（機組提高給水溫度值／給水溫度每變化10℃）×全年發(fā)電量×影響煤耗×標準煤價格

（2）9號機組年度經(jīng)濟分析：

（12／10）×（7．5×108）×（1．13×10－6）×600＝610 200元

（3）10號機組年度經(jīng)濟分析：

（13／10）×（7．5×108）×（1．13×10－6）×600＝661 050元

（4）9、10號機組高加入口聯(lián)程閥改造年度經(jīng)濟分析合計127．125萬元。

5．3 總結(jié)

9、10號機組高加入口聯(lián)程閥改造完成后設(shè)備運行狀況良好，達到了技術(shù)要求，實現(xiàn)了改造目標，保障了機組安全、穩(wěn)定運行，提高了機組經(jīng)濟性及企業(yè)的經(jīng)濟效益。