芻議火力發電廠汽機旁路閥的探析

侯杰

摘要：火力發電廠的旁路系統起滑參數啟停時對機組蒸汽參數進行調整和實現停機不停爐的作用，而旁路系統中的減溫減壓閥就是其中的核心部件，減溫減壓閥的泄露威脅著發電機組的正常運行，不斷改進旁路閥結構進而阻止了旁路閥門泄漏缺陷的發生，減少了發電機組因旁路閥的故障而停機檢修的次數，延長了機組的安全經濟運行壽命。本文主要針對火力發電廠汽機旁路閥方面的相關內容進行了分析與探討。

關鍵詞：火力發電廠；汽機；旁路閥

隨著我國經濟水平的不斷發展，人民群眾對電能的需求也越來越大，因此，火力發電廠在進行機組設計的過程中對中間再熱系統進行了有效的應用，從而保證火力發電廠的發電效率得到大幅度的提升。將汽機旁路系統設置到機組之中，其核心的組件就是汽機旁路閥，所以，應當對汽機旁路閥進行深入的分析與研究，充分的掌握其基本功能，并且對其運行過程中出現的問題進行及時的改善，提升旁路閥的性能，從而充分的發揮旁路系統的重要作用，這樣不但能夠保證火力發電廠的經濟效益，并且能夠滿足社會中各個領域的電力需求。

1汽機旁路系統的結構和功能

1.1汽機旁路系統的結構

汽輪機旁路系統是與基本汽輪機管路系統并聯的蒸汽減溫降壓裝置，使高壓、高溫蒸汽不能從汽輪機的流動部分排出。汽輪機旁路系統主要一級大旁路、兩級串聯旁路、三級旁路等三種形式。采用何種旁路系統取決于火電機組的實際需要。目前，高、低兩級串聯旁路廣泛應用。

1.2汽機旁路系統的功能

1.2.1滿足機組在冷態、熱態、事故投運下啟動的需求

當機組冷態啟動時，旁路系統在主蒸汽未達到汽輪機沖擊參數前形成蒸汽通道。當機組啟動時，在進入汽輪機之前，蒸汽將在旁路系統中循環多次。事故投運時，減壓和減溫閥將迅速啟動。

1.2.2改善機組起動性能

從機組啟動時，蒸汽參數沒有達到汽輪機轉工況，蒸汽通過旁路系統到達凝汽器，達到系統和儲能、暖管的目的。

1.2.3保護作用

旁路系統的保護功能主要體現在兩個方面。一是保護再熱器不干燒。二是當蒸汽壓力超過規定值時，旁路閥迅速釋放介質，實現過壓保護。

2汽機旁路閥研究

2.1旁路閥的結構

旁路閥的結構如圖1所示，主要包括控制系統、蒸汽減壓系統和噴水減溫系統。

2.1.1閥體

閥體作為旁路閥的一個主要受壓部件，由三部分組成，上部閥體（即入口閥體）、中部閥體和下部閥體（即出口閥體）。為了保證閥門有足夠的強度，實現和蒸汽管道的對接焊，采用高溫高強度材料。上部閥體采用SA182-F92，中部閥體采用SA182-F91，下部閥體采用SA182-F22CL3。

2.1.2閥蓋

作為旁路閥的另一個主要受壓部件，為了滿足高溫強度和低重量的要求，旁路閥閥蓋采用的材料為高溫高強度SA182-F92。

2.1.3閥瓣

當閥門打開的時候，閥瓣和節流套筒配合以調節介質壓力；當閥門關閉的時候，閥瓣和閥座配合以切斷介質。閥瓣的材料為耐高溫不銹鋼材料X19CrMoVNbN111。

2.2旁路閥的原理

旁路閥工作的基本原理為：先進行蒸汽減壓，再進行蒸汽減溫。蒸汽減壓過程如下：利用執行機構調節閥體內閥瓣的開度，將介質壓力調整到指定值；高壓旁路閥返回閥后的壓力信號，并傳到控制系統；控制系統將獲取的壓力信號與設定值對比，對應給執行機構發送控制指令。蒸汽減溫過程：利用閥后壓力的作用調節閥瓣的開度，噴入冷卻水，把介質的溫度降到指定值；低壓旁路閥的返回溫度信號，并傳入控制系統；控制系統將獲取的溫度信號與設定值對比，對應給執行機構發送控制指令。

3汽機旁路閥形式

汽機旁路閥形式有多種：高壓旁路串聯低壓旁路；再并聯大旁路的三級旁路；高、低壓兩級串聯旁路；一級大旁路等。具體采用型式要根據機組的需要而定。現在一般都采用高低壓兩級串聯的形式。高低壓旁路站一般均裝有減壓閥和噴水閥，由于高旁噴水取自給水母管，所以為了防止噴水閥泄漏，高旁噴水閥前還裝有噴水截止閥。汽機旁路閥門，特別是高旁減溫減壓閥，在材料選用和結構等方面都充分考慮了耐溫耐壓、耐交變應力。在具體安裝位置上必須注意：最好把高旁減溫減壓閥裝在離主蒸汽管道適當距離之處，否則閥門得不到最佳的預熱溫度。過低的預熱溫度會在閥門進口產生過度的熱氣旋，過高的會使出口產生同樣的情況。如果不能保證最佳距離（往往是管道過長），則必須要有一路到閥進口的單獨再熱管道。管道安裝應有一定的傾斜度，使凝結水不致積聚于閥體內，便于疏水，避免形成水囊造成水擊。此外為降低噪聲、防止共振所采用一定長度的直管、管徑與直段的比、多孔節流板、管道支點的性質和間距、管道間的夾角以及多路并聯的不對稱布置等，也都不可忽視。另外還需考慮為操作、保養和維修拆裝留有足夠的空間。

4汽機旁路閥的性能改進

汽機旁路閥在汽機旁路系統中起著重要作用，而目前汽機旁路閥在應用時還會產生很多問題，針對這些問題需要采取改進措施以完善汽機旁路閥的性能。①減小噪聲，改善振動。設計時，使閥門進出口尺寸和管道尺寸相匹配，降低介質流速。②增強抗熱沖擊能力。各關鍵零部件采用抗高溫強度的鍛造材料，閥體內外精密加工、厚薄均勻。③提高響應速度和調節比。采用可調節的輔助蒸汽設計；加入內置減溫水比例調節設計；執行機構采用雙作用氣動或液動。

5結語

總之，在提升火力發電廠機組發電效率的過程中，汽機機組往往應用中間再熱系統，但是機組往往在低負荷與啟動的過程中產生大量的蒸汽，進而導致機組出現干燒的狀況。本文針對火力發電廠汽機旁路閥進行了深入的分析，并且提出了一些改進措施，這樣才能保證火力發電廠取得更加安全穩定的發展。

參考文獻：

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[2]謝進樅.汽輪機主蒸汽旁路閥安全功能及動作原理[J].中國高新技術企業，2018（6）.

（作者單位：中國能源建設集團天津電建建設有限公司）