火力發(fā)電廠汽機(jī)旁路閥的分析

火力發(fā)電廠汽機(jī)旁路閥的分析火力發(fā)電廠的旁路系統(tǒng)起滑參數(shù)啟停時(shí)對(duì)機(jī)組蒸汽參數(shù)開(kāi)展調(diào)整和實(shí)現(xiàn)停機(jī)不停爐的作用，而旁路系統(tǒng)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(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，不斷改良旁路閥構(gòu)造進(jìn)而阻止了旁路閥門泄漏缺陷的發(fā)生，減少了發(fā)電機(jī)組因旁路閥的故障而停機(jī)檢修的次數(shù)，延長(zhǎng)了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行壽命。

汽機(jī)旁路系統(tǒng)是火力發(fā)電廠再熱機(jī)組重要的組成部分之一，它對(duì)縮短機(jī)組啟停時(shí)間、降低噪音，保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要作用，其作用有兩大方面，其一，保護(hù)作用，當(dāng)機(jī)組跳閘自動(dòng)主汽門突然關(guān)閉時(shí)，鍋爐產(chǎn)生的大量蒸汽無(wú)處排放以及高壓缸無(wú)排汽則會(huì)導(dǎo)致鍋爐的再熱器干燒。為保證再熱器的不干燒，當(dāng)自動(dòng)主汽門關(guān)閉時(shí)，高壓旁路蒸汽減壓閥快速的開(kāi)啟，高溫高壓的蒸汽(30%)經(jīng)由該閥從高壓缸排汽管道流入再熱器，由再熱器加熱后的蒸汽，經(jīng)過(guò)已開(kāi)啟的低壓旁路的蒸汽減壓閥減溫減壓后排到凝結(jié)器凝結(jié)，以回收工質(zhì)。使停機(jī)不停爐得以實(shí)現(xiàn)，為機(jī)組的迅速恢復(fù)提供了可能。其二，在機(jī)組滑參數(shù)啟停時(shí)，利用旁路系統(tǒng)開(kāi)展機(jī)組蒸汽參數(shù)的調(diào)整，而且目前來(lái)說(shuō)此作用是最常用的。

旁路系統(tǒng)可以滿足機(jī)組在冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)、滑壓和定壓各種不同方式下啟動(dòng)的要求。當(dāng)電網(wǎng)或機(jī)組故障時(shí)，快速甩負(fù)荷，使機(jī)組在短時(shí)間內(nèi)低負(fù)荷運(yùn)行、帶廠用電。汽機(jī)旁路系統(tǒng)的主要工作條件可分為3種情況：即機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)、機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)和事故投運(yùn)。其中，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)多采用滑參數(shù)啟動(dòng)，在主蒸汽未到達(dá)汽機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)前，旁路系統(tǒng)參加組成蒸汽通路，此時(shí)系統(tǒng)溫度的上升相對(duì)緩慢，閥體內(nèi)溫度梯度小，所以熱應(yīng)力也較小。在熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，一般停機(jī)時(shí)間短且保溫良好，蒸汽先在由旁路組成的系統(tǒng)中多次循環(huán)，在溫度逐漸升高后才進(jìn)入汽機(jī)，所以閥體的溫度變化也較緩慢，熱應(yīng)力也不大。當(dāng)事故投運(yùn)時(shí)，減溫減壓閥快速投入運(yùn)行，進(jìn)入閥門的蒸汽溫度較高，而閥門后部高壓減溫水的給水溫度較低，從而在閥體內(nèi)形成較大的溫度梯度，進(jìn)而導(dǎo)致閥體局部產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。事實(shí)上，閥門開(kāi)啟后，進(jìn)口處突然被高溫蒸汽加熱，水室壁面突然被高壓減溫水冷卻，在某個(gè)瞬間閥體局部的溫度梯度會(huì)很大，因而局部熱應(yīng)力也會(huì)到達(dá)某個(gè)極大值。

汽機(jī)旁路形式有多種：高壓旁路串聯(lián)低壓旁路;再并聯(lián)大旁路的三級(jí)旁路;高、低壓兩級(jí)串聯(lián)旁路;一級(jí)大旁路等。具體采用型式要根據(jù)機(jī)組的需要而定。現(xiàn)在一般都采用高低壓兩級(jí)串聯(lián)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(jī)旁路閥門，特別是高旁減溫減壓閥，在材料選用和構(gòu)造等方面都充分考慮了耐溫耐壓、耐交變應(yīng)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(dāng)距離之處，否則閥門得不到最正確的預(yù)熱溫度。過(guò)低的預(yù)熱溫度會(huì)在閥門進(jìn)口產(chǎn)生過(guò)度的熱氣旋，過(guò)高的會(huì)使出口產(chǎn)生同樣的情況。如果不能保證最正確距離(往往是管道過(guò)長(zhǎng))，則必須要有一路到閥進(jìn)口的單獨(dú)再熱管道。管道安裝應(yīng)有一定的傾斜度，使凝結(jié)水不致積聚于閥體內(nèi)，便于疏水，防止形成水囊造成水擊。此外為降低噪聲、防止共振所采用一定長(zhǎng)度的直管、管徑與直段的比、多孔節(jié)流板、管道支點(diǎn)的性質(zhì)和間距、管道間的夾角以及多路并聯(lián)的不對(duì)稱布置等，也都不可忽略。另外還需考慮為操作、保養(yǎng)和維修拆裝留有足夠的空間。

由于高低壓旁路減溫減壓閥的特殊作用，決定了它的構(gòu)造形式。該型閥門大多為籠罩式構(gòu)造，此構(gòu)造的特點(diǎn)是只要不能通過(guò)閥芯減壓孔的雜物必將滯留在閥座的密封面處。其后果是使上下密封面將受到嚴(yán)重的損傷而使閥門泄漏。其次，由于角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在運(yùn)行平臺(tái)上，冷熱態(tài)工況標(biāo)高固定不變，而閥門因焊接在管道上隨鍋爐汽溫度變化熱脹冷縮而上下左右浮動(dòng)，這樣閥桿與閥座產(chǎn)生的脹差就會(huì)造成閥門密封面的泄露或壓傷，因此也造成閥門泄露，從而影響汽輪機(jī)組的正常運(yùn)行。

旁路系統(tǒng)的蒸汽減溫減壓閥，作為旁路系統(tǒng)的核心部件，長(zhǎng)期工作在高溫高壓條件下，在服役過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生蠕變、熱疲勞、過(guò)熱氧化、滲碳、腐蝕等現(xiàn)象，這會(huì)使材料性能劣化并縮短使用壽命。在工作時(shí)不僅要承受相當(dāng)大的內(nèi)壓，而且由于工況的變化和噴水減溫的作用，還要承受在較短時(shí)間內(nèi)溫度劇烈變化所引起的熱沖擊和熱載荷。閥前蒸汽參數(shù)為超高壓或亞臨界甚至到達(dá)超臨界參數(shù)，因此閥前管道一般設(shè)計(jì)為低合金鋼(10CrMo910等)，而閥后參數(shù)經(jīng)過(guò)閥門后均有很大的降低，管材一般為普通碳鋼材料，一般只在閥門出口約5～8m為低合金材料。閥門密封面的泄漏將使機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)過(guò)熱蒸汽泄漏到閥后，閥后管道的長(zhǎng)時(shí)間超溫運(yùn)行會(huì)使管道材質(zhì)發(fā)生蠕變、熱疲勞、腐蝕等現(xiàn)象，這會(huì)危及機(jī)組的安全運(yùn)行。同時(shí)，新蒸汽及再熱蒸汽等高品質(zhì)蒸汽的泄漏直接影響機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。而且低壓旁路減溫減壓閥的泄漏還會(huì)使排汽缸溫度升高。降低凝結(jié)器的真空度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接影響汽輪機(jī)組的正常運(yùn)行。要想使閥門的泄漏降到最低，根本的應(yīng)是盡量提高爐側(cè)檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)減少爐側(cè)金屬雜質(zhì)顆粒的產(chǎn)生與留存，當(dāng)然到達(dá)無(wú)金屬顆粒雜質(zhì)存在比較困難。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，對(duì)減溫減壓閥開(kāi)展修復(fù)后，在閥內(nèi)加裝一濾網(wǎng)把從鍋爐沖過(guò)來(lái)的雜質(zhì)顆?！熬苤T外”，是一個(gè)最正確的選擇，目前，已有多臺(tái)100W機(jī)組的旁路蒸汽減溫減壓閥已開(kāi)展如此的改良，最早的一臺(tái)已運(yùn)行兩年以上，再未有雜物損傷密封面而導(dǎo)致閥門泄漏的缺陷發(fā)生。其次將噴水調(diào)節(jié)閥的噴水點(diǎn)移到減壓閥的密封面后，將原先先噴水減溫，后節(jié)流減壓改為減壓擴(kuò)容與噴水減溫同時(shí)開(kāi)展，并從構(gòu)造上作了改良，以提高減溫水霧化性能，保證了與蒸汽之間的良好混合，防止了因噴水調(diào)節(jié)閥泄露而導(dǎo)致將冷卻水帶入汽機(jī)的危