电厂汽轮机旁路系统高压旁路阀泄漏经济性分析及对策

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摘要：汽轮机旁路系统是汽轮机热力系统的重要组成部分，旁路系统旁路阀泄漏对机组运行的经济性和安全性有着重要的影响。文章分析了电厂300MW汽轮机旁路系统高压旁路阀泄漏的原因，提出了高压旁路阀泄漏对机组运行经济性影响的计算方法，并进行了实例计算，最后给出了旁路阀泄漏的判别方法和消除高压旁路阀泄漏的具体措施。

关键词：汽轮机旁路系统；高压旁路阀；泄漏；经济性分析

中图分类号：TK284 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）04-0065-03

1 概述

汽轮机旁路系统在机组的启动、停机和运行中都担负着重要的作用。然而当机组正常运行中旁路系统旁路阀泄漏，会导致部分蒸汽绕过汽轮机相应的汽缸，使汽轮机的做功能力下降，运行经济性降低；同时，高压旁路阀泄漏时，还有可能造成锅炉低温再热器管壁超温，低压旁路阀泄漏时，还有可能使汽轮机排汽温度升高、凝汽器真空下降，这些也会给机组的安全运行带来很大的威胁。旁路系统旁路阀泄漏，是指机组正常运行时旁路阀关闭不严密，存在内漏缺陷。根据现场经验，大型汽轮机运行中旁路系统旁路阀泄漏最容易出现在高压旁路中，所以高压旁路阀泄漏问题应给以特别关注。

2 高压旁路阀泄漏的原因

我国300MW汽轮机广泛采用高、低压两级串联旁路系统，如图1所示。高压旁路系统与汽轮机高压缸（HP）并联，低压旁路系统与汽轮机中、低压缸（IP/LP）并联。HPBV为高压旁路阀；LPBV为低压旁路阀。

目前我国300MW机组较多使用美国CCI公司和瑞士SULZER公司制造的高压旁路阀。但有些机组在运行一段时间后，甚至有的机组刚刚投运就出现了不同程度的高压旁路阀泄漏现象〕。

造成高压旁路阀泄漏的原因是：阀门密封面存在缺陷，阀门卡涩或没有关到位，驱动机构工作失常等。其中阀门密封面存在缺陷是造成高压旁路阀泄漏的主要

原因。

阀门密封面存在缺陷往往是由于机组安装或检修过程中，锅炉省煤器、过热器、主蒸汽管道、主给水管道中没有清理干净，残留一定量的焊渣、氧化铁、金属颗粒等杂物，而在机组启动和停机过程中均要使用高压旁路系统控制主蒸汽的参数，以满足运行的要求。这样以来，系统中残留的金属杂质随着蒸汽一起流动，较大的杂质颗粒会剧烈冲击并夹在阀芯与阀座密封面之间，使密封面出现凹坑、缺损等缺陷，并在高温高压蒸汽的长期冲刷下，使缺陷进一步扩大，造成严重的密封面

吹损。

3 高压旁路阀泄漏经济性计算

根据热平衡、质量平衡原理及等效热降法，可对机组运行中高压旁路阀泄漏所造成的经济性损失进行

计算。

3.1 计算方法

4 高压旁路阀泄漏的判别方法及消除高压旁路阀泄漏的措施

4.1 高压旁路阀泄漏的判别方法

如图2所示，在高压旁路与高压缸排汽管道接点C前后（图2中A、B两处）分别装设温度测量装置。机组正常运行中，若高压旁路阀漏汽，必然使混合后的B点温度升高。所以，若A、B两点温度相等，说明高压旁路阀严密性良好；若B点温度高于A点温度，则说明高压旁路阀泄漏；两者温差越大，表明高压旁路阀泄漏量越大。高压旁路阀的泄漏量可依据公式（5）计算来确定。

4.2 高压旁路阀泄漏的处理措施

首先应检查阀门是否关闭到位，若是阀门行程指示未调整正确所致（如指示到零，但未关到位），应重新正确调整阀门的行程与指示的关系，确保指示到零，阀门能严密关闭；阀门卡涩多是阀杆弯曲所致，应对阀杆进行测量和校正，必要时更换新阀杆；阀门驱动机构失灵，应检查修理驱动机构，确保其正常工作。

对于高压旁路阀密封面损伤所造成的泄漏，应根据具体的损伤情况采用以下不同的检修工艺进行处理：

（1）对于阀门密封面缺陷深度小于1mm的较轻的缺陷，一般采用在现场对阀门密封面进行研磨，阀芯进行车削加工的方法。在研磨工作前，应对阀芯、阀座进行精确的测绘，按照测绘尺寸加工阀座研磨胎具。研磨胎具选择铸铁材料，加工时必须保证各部分尺寸符合要求。还要根据阀壳尺寸加工出研磨胎具中心定位平板，以保证研磨胎具与原阀座的同心度，确保密封面不会出现磨偏现象。研磨时，先用80～100目的研磨膏将阀座密封面上的缺陷除去，然后更换一个新的研磨头，使用400目研磨膏进行细磨，并进行抛光。最后用车削加工好的阀芯与阀座进行对研，并用红丹粉进行检验，确保阀芯、阀座密封面100%接触，且要求接触线均匀。

（2）对于阀门密封面缺陷大于1mm的较严重的缺陷，由于阀座堆焊的密封面最多只有3～5mm，如直接进行车削研磨，极有可能使密封面堆焊严重减薄，甚至露出阀座母体材料，使阀门泄漏更为严重。因而，此时只能采用对密封面进行重新堆焊加工的方法进行处理。

本机组小修时发现，高压旁路阀密封面损伤深度达1.25mm。该高压旁路阀是美国CCI公司生产的，阀座密封面采用的是司太立钴基合金，即以Co为基本成分，加入Cr、W、C等元素组成的合金。检修中采取的具体措施是：在对阀座密封面进行重新堆焊前，先进行脱脂除锈处理，并采用机加工的方法将原密封面上的裂纹、剥离等缺陷彻底清除掉；选用钴基合金堆焊焊条，采用手工电弧焊方法进行焊接；焊前对焊件进行预热，预热温度为300℃～600℃；堆焊中，阀座保持水平位置，连续堆焊3～4层；焊后立即进行680℃～750℃的高温回火，然后再进行机加工；经回火和机加工后再经950℃～1000℃空冷淬火，最后将阀芯和阀座按工艺要求进行研磨。经过以上工艺处理，运行实践表明，高压旁路又恢复到原有的正常工作状态。

5 结语

（1）汽轮机旁路系统高压旁路阀运行中不严密，对机组运行经济性的影响是很大的。由表1可看出，当高压旁路阀泄漏量为16544.42kg/h时，则机组的热耗率增加25.09kJ/kW.h，机组的标准煤耗率增加0.94g/kW.h，每年多耗1967.09吨标准煤。

（2）为了便于判断和监视旁路系统高压旁路阀的泄漏情况，以计算泄漏量和经济性分析，建议在高压旁路与高压缸排汽管道接点前后分别装设温度测量装置。为了保证低温再热器管壁运行中不超温，还应增设温度控制装置：当高压旁路阀泄漏，阀后温度升到某一危险值时，开启高压旁路的喷水隔离阀进行喷水调节。

（3）机组正常运行中，当发现旁路阀泄漏时，应及时进行检修，确保旁路阀关闭严密。检修工作中，要正确分析造成阀门泄漏的原因，特别要注意密封面的损伤情况，按所要求的检修工艺方法进行处理。

参考文献

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作者简介：朱允花（1963—），男，安徽凤台人，淮南田家庵发电厂工程师，研究方向：电厂运行。