壓力變送器( 簡稱壓變) 是汽輪機(jī)高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)，正常停機(jī)及事故處理的關(guān)鍵閥門，壓變長期運(yùn)行在比較惡劣的環(huán)境中，閥前處于主蒸汽的高溫、高壓區(qū)域，閥后為冷段再熱管道，閥前與閥后運(yùn)行參數(shù)差距較大，當(dāng)閥門開啟瞬間或者不嚴(yán)密時(shí)，閥芯承受高溫高壓蒸汽沖刷，造成閥門內(nèi)漏，為減少新蒸汽損失，避免循環(huán)效率下降，機(jī)組正 常 運(yùn) 行 時(shí) 高 旁 轉(zhuǎn) 換 閥 必 須 具 有 良 好 的 嚴(yán) 密性［1］。

 

文中針對(duì)某電廠 640 MW 超臨界機(jī)組壓變內(nèi)漏日益嚴(yán)重的問題展開分析，確定了壓變內(nèi)漏的原因，提出了改造方案并加以實(shí)施，解決了壓變內(nèi)漏問題，提高了機(jī)組效率，降低了煤耗，保證了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

 

1 壓力變送器的作用及現(xiàn)狀

1． 1 壓力變送器的主要作用

( 1) 改善機(jī)組的啟動(dòng)性能: 機(jī)組在各種工況下( 冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)) 用中壓缸啟動(dòng)時(shí)，投入旁路系統(tǒng)控制鍋爐蒸汽溫度使之與汽機(jī)汽缸金屬溫度較快地相匹配，從而縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間和減少蒸汽向空排放，減少汽機(jī)循環(huán)壽命損耗，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的#佳啟動(dòng)。

 

( 2) 機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，高壓旁路裝置具有超壓安全保護(hù)的功能: 一旦主蒸汽壓力超過高壓旁路裝置的設(shè)定值，壓力變送器快速開啟，并按照機(jī)組主蒸汽壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，直到恢復(fù)正常值。( 3) 回收工質(zhì)，減少噪音: 機(jī)組啟動(dòng)過程中，鍋爐蒸發(fā)量大于汽機(jī)消耗量，在符合突降和甩負(fù)荷時(shí)，有大量蒸汽需要排出，多余的蒸汽若直接排在大氣中，不僅損失了工質(zhì)，而且對(duì)環(huán)境有很大的噪音污染，設(shè)置旁路系統(tǒng)，達(dá)到回收工質(zhì)和消除噪聲的目的［2］。

 

1． 2 高壓旁路構(gòu)造現(xiàn)狀

某機(jī)組壓力變送器為進(jìn)口 CCI 產(chǎn)品，型號(hào)是HBSE160 － 250，閥門由閥芯閥桿組件、閥座、閥籠、閥蓋及密封件等組成，具體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

 

壓變內(nèi)漏使得本應(yīng)該進(jìn)入汽輪機(jī)做工的部分蒸汽沒能參與汽輪機(jī)高壓缸的做功，浪費(fèi)了高品質(zhì)蒸汽，使得機(jī)組效率降低，煤耗升高，而且壓變內(nèi)漏 還 會(huì) 使 閥 后 管 道 溫 度 居 高 不 下 ( 400 ℃ 以上) ，威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行［3］，因此壓變內(nèi)漏問題急需解決。

 

2 壓力變送器內(nèi)漏的原因分析

通過解體某電廠壓變閥內(nèi)件及底口，并對(duì)閥內(nèi)件的間隙測量和行程校對(duì)，分析得出此電廠壓變內(nèi)漏的主要原因有以下兩點(diǎn):

( 1) 壓變采用平衡式結(jié)構(gòu)，由于平衡閥芯上下腔通過貫穿閥芯的通孔相連，以此來平衡壓力，這種閥的優(yōu)點(diǎn)是執(zhí)行器所需驅(qū)動(dòng)力小，開關(guān)靈活，但是缺點(diǎn)就是閥門平衡密封圈一旦磨損就會(huì)導(dǎo)致閥門內(nèi)漏量逐漸增大，閥門泄露等級(jí)較低，存在本質(zhì)上的內(nèi)漏因素。

 

閥桿和流量套筒之間采用可以壓縮的石墨密封圈，在開始的時(shí)候壓緊密封嚴(yán)密，隨著來回動(dòng)作，會(huì)使密封圈磨損，當(dāng)機(jī)組啟停次數(shù)多時(shí)，就會(huì)造成間隙超標(biāo)影響密封性能，導(dǎo)致閥門從石墨密封圈間隙竄入閥芯上部從平衡孔直接進(jìn)入閥后，直接導(dǎo)致閥體內(nèi)漏。

( 2) 由于限位桿( 如圖 2 所示) 連接部分出現(xiàn)松動(dòng)或行程調(diào)節(jié)時(shí)零位標(biāo)記錯(cuò)誤，導(dǎo)致閥門反饋出現(xiàn)負(fù) 偏 差，控 制 邏 輯 認(rèn) 為 閥 門 過 關(guān) ( 實(shí) 際 零位) ，開啟閥門導(dǎo)致閥門過流。

從機(jī)組啟動(dòng)后壓變閥后溫度曲線( 如圖 3 所示) 可以看到閥后溫度達(dá)到 450 ℃ ，經(jīng)過排查，閥門回裝并調(diào)整行程后在閥門啟閉過程中由于限位桿連接部分出現(xiàn)松動(dòng)導(dǎo)致閥門反饋出現(xiàn)負(fù)偏差，執(zhí)行機(jī)構(gòu)認(rèn)為閥位在零位以下，所以開始執(zhí)行自動(dòng)調(diào)整將閥桿向上抬，恢復(fù)零位。此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所認(rèn)為的零位實(shí)際是有開度的，因此閥門并未完全關(guān)閉，導(dǎo)致蒸汽過流、閥后溫度驟升。

 

3 改進(jìn)方案的制定及實(shí)施效果

3． 1 壓變采用預(yù)啟閥芯

壓變閥芯結(jié)構(gòu)主要分為平衡閥芯及非平衡閥芯。平衡閥芯上下腔通過貫穿閥芯的通孔相連，以此來平衡壓力，如圖 4 所示; 非平衡閥芯則是選用預(yù)啟閥芯的結(jié)構(gòu)，并將平衡密封圈更換為導(dǎo)向脹圈，只起導(dǎo)向而不起密封作用，如圖 5 所示。

針對(duì)平衡閥芯和不平衡閥芯的優(yōu)缺點(diǎn)，選用預(yù)啟閥芯的結(jié)構(gòu)解決內(nèi)漏。預(yù)啟閥主閥是主要的控制介質(zhì)元件，其內(nèi)部設(shè)置一個(gè)小預(yù)啟閥，通常情況下，主閥內(nèi)件的蝶形彈簧將大、小閥芯推開，此時(shí)閥芯上下腔室是連通的，即為平衡閥，所需執(zhí)行力很小; 當(dāng)閥門需要關(guān)閉時(shí)，主閥芯作為一個(gè)平衡閥shou先接觸底座，隨后預(yù)啟閥芯壓縮蝶簧再與小閥座接觸密封，這樣原平衡閥芯就變成了非平衡閥芯，上腔的壓力對(duì)閥芯產(chǎn)生巨大推力，促使閥門關(guān)閉的更嚴(yán)密，預(yù)啟閥芯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)為平衡閥芯，驅(qū)動(dòng)力小，關(guān)閉時(shí)變?yōu)榉瞧胶忾y芯，關(guān)斷嚴(yán)密。

 

3． 2 調(diào)整壓變零位

壓變以及類似氣動(dòng)閥門檢修結(jié)束后調(diào)整行程完畢后請(qǐng)熱工調(diào)試人員手動(dòng)測試關(guān)位，保持氣缸向下作用力#大時(shí)閥桿不再向下活動(dòng)才可確認(rèn)零位; 壓變以及類似氣動(dòng)閥門檢修結(jié)束后調(diào)整行程時(shí)，在確定關(guān)位后務(wù)必將行程顯示調(diào)整為 3% －4% 開度，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)始終認(rèn)為閥門未完全關(guān)閉到位，下氣缸始終保持排氣狀態(tài)而上氣缸保持進(jìn)氣狀態(tài)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)始終保持對(duì)閥桿向下的關(guān)力。

 

3． 3 實(shí)施效果

改造方案的具體實(shí)施，2018 年 8 月 21 日，對(duì)某電廠 640 MW 超臨界機(jī)組壓變閥進(jìn)行了改進(jìn)方案的實(shí)施工作，改造前后壓變閥后溫度曲線如圖6 － 7 所示。

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經(jīng)過效果確認(rèn)，壓變多次開關(guān)閥后溫度一直穩(wěn)定在 250 ℃ 左右，在標(biāo)準(zhǔn)限值( 280 ℃ ) 以下，證明改造方案是有效可行的，成功消除了壓變內(nèi)漏的問題，也為同類機(jī)組壓變內(nèi)漏問題的解決提供了有效參考。