燃油三用閥泄漏原因分析與研究

何忠財(cái)

(遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司，遼寧 鐵嶺 112000)

0 引言

鍋爐燃油系統(tǒng)的三用閥是一種多功能的組合閥門。它同時(shí)控制油和蒸汽兩種介質(zhì)，對(duì)鍋爐點(diǎn)火油槍進(jìn)行不同工況的控制，它具有油汽同時(shí)關(guān)閉、油汽各通、油路和汽路全通汽(吹掃)3種工況和相應(yīng)的信號(hào)輸出。在300 MW火力發(fā)電機(jī)組普遍應(yīng)用的三用閥，在運(yùn)行過程中由于密封材料選擇不當(dāng)、原結(jié)構(gòu)上存在的一些不足、爐前霧化蒸汽壓力高等因素，導(dǎo)致鍋爐燃油三用閥經(jīng)常發(fā)生油側(cè)、汽側(cè)泄漏，影響了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 原因分析

1.1 密封材料選擇不當(dāng)

300 MW機(jī)組燃油系統(tǒng)是由供給點(diǎn)火和暖爐用油噴嘴的燃料油管路系統(tǒng)組成，本系統(tǒng)由12支油槍(配Y型蒸汽霧化噴嘴)通過12臺(tái)燃油三用閥的開、關(guān)、吹掃來最終完成鍋爐的正常點(diǎn)火啟停。由于燃油三用閥的油側(cè)、汽側(cè)的法蘭及汽側(cè)閥座的密封墊片一直采用聚四氟乙烯墊片，該聚四氟乙烯墊片設(shè)計(jì)的最高使用溫度為250 ℃，而燃油三用閥的最高吹掃溫度為329 ℃，長期運(yùn)行以后，容易使密封墊片老化、變形，密封效果失效，造成燃油三用閥出現(xiàn)內(nèi)部、外部漏油、漏汽現(xiàn)象[1]。

1.2 燃油三用閥原結(jié)構(gòu)存在的不足[2-3]

(1)燃油三用閥的執(zhí)行器采用液壓式執(zhí)行器，其提升力小，遇有突發(fā)情況開關(guān)緩慢。

(2)燃油三用閥油側(cè)閥座與閥體采用螺紋連接，由于閥座采用的材質(zhì)(2Cr13)與閥體螺紋的材質(zhì)(鍛造20G)不同，膨脹系數(shù)也就不同，長期運(yùn)行以后就會(huì)因金屬熱膨脹不同及閥門開、關(guān)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)使閥座松動(dòng)，從而造成燃油三用閥油側(cè)內(nèi)部漏油現(xiàn)象。

(3)燃油三用閥油側(cè)閥桿的開、關(guān)是靠彈簧的作用力來實(shí)現(xiàn)的，原彈簧為碟簧，材質(zhì)為65Mn，長期運(yùn)行以后由于油質(zhì)差使簧片腐蝕嚴(yán)重，易變形、失效，從而減小了閥桿的提升力，易造成閥桿卡澀、損壞，使油側(cè)出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象。

(4)燃油三用閥油側(cè)閥瓣是組件，材料分別為1Cr18Ni9Ti和聚四氟乙烯，長期運(yùn)行后聚四氟乙烯老化變形，失去彈性，嚴(yán)重的被蒸汽沖刷掉，從而造成閥瓣處漏油，造成油側(cè)內(nèi)部泄漏。

(5)燃油三用閥油側(cè)法蘭與閥桿導(dǎo)向套為分體式，導(dǎo)向套與法蘭之間用聚四氟乙烯墊片密封，長時(shí)間運(yùn)行后難拆卸，同時(shí)還造成油側(cè)外部泄漏現(xiàn)象。

(6)燃油三用閥汽側(cè)閥瓣與油側(cè)原閥座密封面的倒角均為45°，閥座與閥瓣之間的密封面較寬，密封效果差，運(yùn)行一段時(shí)間容易發(fā)生燃油三用閥汽側(cè)、油側(cè)內(nèi)漏現(xiàn)象。

1.3 爐前霧化蒸汽壓力高

燃油三用閥工作時(shí)使用的蒸汽取自汽輪機(jī)側(cè)再熱蒸汽冷段，靠電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度調(diào)節(jié)其流量及壓力，當(dāng)燃油三用閥汽側(cè)存在輕微泄漏時(shí)，由于燃油三用閥霧化蒸汽壓力在負(fù)荷300 MW時(shí)達(dá)到3.0 MPa，而燃油三用閥工作壓力為2.32 MPa，長時(shí)間的高壓高溫蒸汽沖刷會(huì)造成燃油三用閥汽側(cè)閥瓣密封面損傷，造成三用閥汽側(cè)內(nèi)部泄漏。

2 改進(jìn)措施

2.1 選擇合適的密封墊片

根據(jù)燃油三用閥的最高工作溫度329 ℃，選用了密封效果好的金屬齒形復(fù)合墊片，墊片材質(zhì)為0Cr19Ni9Ti,在齒形墊片表面鑲嵌石墨，因此該墊片耐高溫、密封效果好、使用壽命長(一個(gè)大修期)，在燃油三用閥的上下法蘭、閥座與閥體結(jié)合面更換上該金屬齒形復(fù)合墊片，從根本上解決了燃油三用閥結(jié)合面密墊片老化和失效的問題。

2.2 采用氣動(dòng)執(zhí)行器

針對(duì)燃油三用閥執(zhí)行器出力不足的問題，將原液壓式執(zhí)行器更換為氣動(dòng)執(zhí)行器。更換后氣動(dòng)執(zhí)行器提升力增大，使閥瓣與密封面之間密封效果更佳，同時(shí)氣動(dòng)執(zhí)行器開關(guān)速度更快(開啟和關(guān)閉速度為2.5 s)，避免突發(fā)情況時(shí)燃油三用閥開關(guān)緩慢的問題。

2.3 油側(cè)閥座與閥體一體化

原燃油三用閥閥座與閥體采用螺紋連接，現(xiàn)采用一體化連接方式，將其原燃油三用閥油側(cè)閥座拆除，在原閥體與閥座連接處用手工電焊進(jìn)行堆焊，堆焊材料為ECoCr1硬質(zhì)合金，堆焊后對(duì)密封面進(jìn)行車削，加工后的密封面硬度(洛氏硬度為42～50)和粗糙度均能滿足密封要求，油側(cè)閥座與閥體一體化后能夠解決閥座與閥體材質(zhì)不同產(chǎn)生閥座松動(dòng)，密封效果不好問題。

2.4 采用圓柱螺旋彈簧

燃油三用閥油側(cè)閥桿處為碟型彈簧，現(xiàn)采用普通圓柱螺旋彈簧，更換圓柱螺旋彈簧后，彈力較碟簧有了大幅度的提高，增加了閥瓣與閥座之間的預(yù)緊力，密封效果更好。圓柱螺旋彈簧材質(zhì)采用50CrVA，該材質(zhì)不僅具有較高的抗疲勞強(qiáng)度，還能耐高溫、耐高應(yīng)力。

2.5 改變油側(cè)閥瓣與閥桿結(jié)構(gòu)形式

原燃油三用閥油側(cè)一體式閥桿閥瓣如圖1(a)所示，現(xiàn)將油側(cè)的閥桿與閥瓣分體加工，分體式閥桿閥瓣如圖1(b)所示。加工后閥瓣與閥桿之間有微小的間隙，具有自動(dòng)調(diào)心功能，即使在安裝閥瓣與閥座的同心度有一些誤差，燃油三用閥開關(guān)兩次，該閥瓣就可以自動(dòng)調(diào)整與閥座之間的密封線 ，密封性能更好。

圖1 閥桿閥瓣

將三用閥油側(cè)法蘭與油側(cè)閥桿導(dǎo)向套做成一體式，保證閥桿在使用中與密封面的同軸度，油側(cè)閥桿閥瓣檢修時(shí)便于拆卸，同時(shí)也減少了導(dǎo)向套與密封面情況。

2.6 調(diào)整閥座密封面角度

將燃油三用閥汽側(cè)與油側(cè)閥座的密封面的倒角加工成30°，將其密封面的寬度減少一半，使其與閥瓣之間的密封更加合理，從而消除了閥座密封面與閥瓣密封面之間產(chǎn)生的泄漏問題。

2.7 降低爐前霧化蒸汽壓力

運(yùn)行人員加強(qiáng)監(jiān)視爐前霧化蒸汽壓力，當(dāng)爐前霧化蒸汽母管壓力高于1.5 MPa的情況下，調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度時(shí)，打開霧化蒸汽管路上的疏水閥，保證爐前霧化蒸汽壓力值小于1.5 MPa，從而有效地解決燃油三用閥汽側(cè)由于霧化蒸汽壓力高而造成內(nèi)部泄漏問題。

3 改造后效果

通過更換燃油三用閥密封材料、改變?nèi)加腿瞄y油側(cè)閥瓣的結(jié)構(gòu)形式、降低爐前霧化蒸汽壓力等措施，消除了鍋爐燃油三用閥內(nèi)漏、外漏現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了燃油系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。通過2年來的運(yùn)行，#1，#2，#3，#4鍋爐燃油三用閥汽側(cè)閥座損壞、油側(cè)閥桿卡澀及密封面泄漏問題徹底得到了解決，實(shí)現(xiàn)了鍋爐燃油系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語

在鍋爐燃油系統(tǒng)中燃油三用閥由于密封材料選擇不當(dāng)、原來結(jié)構(gòu)存在一些不足、爐前霧化蒸汽壓力高造成的泄漏問題，通過選擇合適的密封墊片、完善原來結(jié)構(gòu)上一些不足、降低爐前霧化蒸汽壓力等措施，燃油三用閥的泄漏問題已得到解決。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，燃油三用閥會(huì)更加完善、科學(xué)、合理。