1 000 MW机组再热器减温水调节阀内漏治理及调节线性优化改造

2017-04-24魏道君王志荣

综合智慧能源 2017年3期

关键词：热器阀座节流

魏道君，王志荣

(华电莱州发电有限公司，山东莱州 261441)

1 000 MW机组再热器减温水调节阀内漏治理及调节线性优化改造

魏道君，王志荣

(华电莱州发电有限公司，山东莱州 261441)

针对某发电厂#1，#2锅炉再热器减温水调节阀实际运行中出现的零开度漏流、小开度调节线性差等问题，提出了将调节阀芯改为三重密封结构、节流套改成三级调节结构、阀门流量调节线性曲线采用等百分比特性曲线的改造方案。改造后消除了零开度漏流现象，阀门实际流量调节线性良好，可为同类型调节阀的改造提供参考。

再热器减温水调节阀；内漏；小开度；调节线性；等百分比特性

0 引言

某发电厂#1锅炉为1 000 MW高效超超临界参数变压直流炉，是东方锅炉(集团)股份有限公司生产的DG3000/26.15-Ⅱ1型单炉膛、一次中间再热、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。再热器减温水调节阀型号为19-859，压力等级1 500 LB，出厂编号SN30520015。针对现场实际工况及存在的问题，本着消除零开度漏流、优化小开度调节线性和实用有效的原则进行改造。

1 再热器减温水调节阀改造背景

2013年12月，该电厂#1，#2锅炉运行一段时间后，再热器减温水调节阀有零开度漏流、小开度调节线性差的现象。通过分析统计数据，发现调节阀在正常调节范围内调节线性没能达到设计状态(如图1所示)，阀门开启到约1.3%时流量已经达到43.67 t/h，开度在50%左右时已经为最大流量，初步判定实际运行曲线类似抛物线曲线(如图2所示)，与要求的等百分比曲线趋势正好相反，调节阀根本无法进行有效的调节。在解体阀门时，发现阀座密封面冲蚀严重，实际运行1个月后最大漏流量可达15 t/h(零开度，额定负荷下)。

再热器减温水设计为事故喷水，运行中投入大量的减温水和长期内漏会直接影响机组的经济性；同时，调节阀小开度时流量的大幅变化，对高温再热器的氧化皮剥落产生了很大影响，更突显此阀门改造的必然性。

图1 原阀门设计流量调节线性曲线

图2 原阀门实际流量调节线性曲线

该阀门为鼠笼式调节结构[1]，阀芯为平衡式阀芯，根据其密封面冲蚀严重的现象，将节流套由原来的单级调节结构改成三级调节结构，通过逐级降压来降低介质流速，减少介质对阀芯与阀座密封面的冲蚀；同时，调节线性曲线采用等百分比曲线，这种曲线在小开度时调节性能优秀。通过这些方面的改造，即可消除调节阀零开度漏流、优化小开度调节线性的目的。阀门执行机构和阀门本体大部分不用更换，不但节省时间而且节约开支。

2 原因分析

(1)从实际运行情况看，再热器减温水调节阀的阀门实际流量较设计流量大了很多，阀门的选型存在一定问题，即阀门的流通能力较大，节流面积大了，导致阀门小开度下流量较大，不能满足阀门小开度调节的要求。

(2)阀座与阀体焊在一起，阀座密封面与阀座节流套配合部位较薄，阀座密封面硬质合金层易脱落。

(3)节流套虽为两层但两层之间有较大间隙，相当于单级节流，密封面冲刷较严重。

(4)阀座与阀体焊接在一起，检修时阀座更换很不方便。

原阀门结构如图3所示。

图3 原阀门结构

3 改造方案[2-4]

根据阀门的运行参数可知，此阀的压差较大，可改为三级节流，减小每级的压差。首先对每级的流通能力进行计算，并计算出阀门所需的面积；然后，根据阀门的运行工况，选用等百分比流量特性计算出不同开度下流过阀门的介质流量；最后，设计节流套节流部分的通过能力(即截面积的总数值)，并确定阀芯的合理结构。该阀芯为平衡式结构，为达到零泄漏的目的，将阀芯密封结构设计为三道密封的结构，计算公式如下[5]

通过公式可以看出，当阀门通过的流量一定时，阀门为一级节流时压差较大，阀门的流速v较大，对阀门的冲刷较严重。阀门采用多级节流时，每级的压差减小，流速相对减小，介质对阀门的冲刷减小。

(1)将阀门的调节阀芯密封圈改为多个密封圈结构，采用1个金属活塞环+1个炭精环+1个特氟龙密封圈的三重密封结构，可保证阀门在关闭时零泄漏[6-7]。

(2)对阀门的调节付重新进行设计计算，采用多级节流形式，减小每级的压差。小孔节流将介质分解为多个小水柱，消耗其能量，减小冲刷，减少阀门的振动并提高使用寿命。

(3)采用等百分比流量特性(原阀门的流量特性是直线特性)，并考虑流量的裕度，优化小开度调节。改造后的阀门设计流量调节线性曲线如图4所示，实际流量调节线性曲线如图5所示。由实际运行流量曲线可以看出，改造后阀门线性度调节良好。

图4 改造后的阀门设计流量调节线性曲线

图5 改造后的阀门实际流量调节线性曲线

(4)阀瓣采用抗冲刷的不锈钢，密封面堆焊硬质合金，而且保证堆焊层有足够的厚度，并将阀瓣表面做硬化处理，增强密封付的抗冲刷能力，提高阀芯的使用寿命[8]。

(5)将阀座改为活阀座，密封面与节流套配合部位适当加厚，防止堆焊层脱落[9]。

改造后的阀门结构如图6所示，改造后的运行参数见表1。

图6 改造后的阀门结构

参数单位数值最大工作压力MPa13．5正常工作压力MPa9．1～10．0正常工作温度℃195正常汽水压差(减温水母管与再热蒸汽)MPa6．0～6．5最小汽水压差MPa2．0最大汽水压差MPa12．0正常工作流量t/h0～36最小工作流量t/h0最大工作流量(全开时调节阀压差为5．3MPa)t/h89

此次改造不但解决了再热器减温水调节阀调节线性问题，还把不可拆卸阀座改成可以拆卸的，检修时阀座无论更换或修复，只需更换下面的密封垫片即可，大量降低了检修维护成本。