1000MW二次再热机组超高排逆止阀卡涩原因分析及改造

石 磊，刘跃东

(国电泰州发电有限公司，江苏 泰州 225300)

0 引言

某电厂1000MW 超超临界二次再热汽轮机采用上海汽轮机厂制造的二次再热超超临界凝汽式汽轮机，型号为N1000-31/600/610/610，采用超超临界参数、二次中间再热、五缸四排汽结构、单轴、单背压、凝汽式、带二级外置式蒸汽冷却器的十级回热抽汽汽轮机。汽轮机5根转子采用6个轴承支撑的单轴承支撑方式，除超高压转子由两个径向轴承支承外，其余四根转子，即高压转子、中压转子和两根低压转子均只有一个径向轴承支承。超高排逆止阀主要作用为：机组甩负荷时，超高排逆止门关闭，防止冷再蒸汽倒灌汽缸引起汽轮机超速；防止冷水从超高压缸排汽管倒灌进汽缸，引起大轴弯曲。超高排逆止阀正常工作直接影响机组运行安全[1-7]。

本文针对出现的超高排逆止阀卡涩问题，分析原因，通过比较改造前后阀门结构的变化，详细阐述改造方案。经实践运行，验证改造的可行性。

1 超高排逆止阀卡涩问题

1.1 设备概况

1000MW 二次再热机组超高排逆止阀为德国ADMAS公司产品，型号为FCV/DN 900/Cl.1500，设计压力为13.71MPa(g)，设计温度457.4℃，接管材质A335P11，阀门接口：内径管ID845×69，气动执行机构型式和安装位置(顺汽流方向看)：右侧装，关闭时间小于1s。

阀门与执行机构同轴设计，超高排逆止阀结构如图1所示。阀板关闭位置与汽流方向成45°角超高排逆止阀内部板关闭状态如图2所示。阀板最大开度为与汽流方向平行位置，故实际阀门开关行程为45°角。

1.2 原因分析

1000MW超超临界二次再热机组超高排逆止阀属首次设计，热态运行时阀轴与轴套间隙裕量偏小，执行机构设计不能满足阀门正常启闭要求，造成阀轴卡涩，影响设备运行安全。

图1 超高排逆止阀结构示意

图2 超高排逆止阀内部阀板关闭状态

2 改造方案

2.1 改造前超高排逆止阀结构

改造前，超高排逆止阀气动执行机构轴与阀板轴为同一根轴，超高排逆止阀只有全关和全开两种状态，分别对应执行机构反馈CLOSED和OPEN。

2.2 改造后超高排逆止阀结构

本次改造将原阀门从管道上切割下来，保留原执行机构，将原执行机构和阀板共用一根轴改为双轴，即执行机构轴与阀板轴。双轴之间通过空程联轴器连接，中间空行程45°。

2.3 现场调试情况

改造后，超高排逆止阀实现关闭状态、强制小开度状态、自由状态三种状态。

2.3.1 关闭状态

该状态执行机构强制关。调试时，执行机构定位器模拟量信号输入0(4mA)，阀板位置模拟量反馈信号输出0(4mA)。

2.3.2 强制小开度状态

启动初期，执行机构从0°位置逆时针旋转至75°(从执行机构方向看)，阀板被执行机构强制顶开一个小角度，允许小流量蒸汽通过阀门，有效避免阀板频繁摆动，敲打阀座造成阀门密封面损坏。调试时，执行机构模拟量信号输入75%(16mA)，由于双轴间存在空行程，阀板实际打开20%。

2.3.3 自由状态

汽轮机带负荷后，执行机构从75°位置顺时针旋转至50°(从执行机构方向看)，阀板处于自由状态，阀板的实际开度与蒸汽的压力及流量相关。调试时，执行机构模拟量信号输入50%(12mA)，阀板即处于自由状态，手动全开阀门，模拟量反馈约50%(11mA)。

由于自由状态时，执行机构与阀板脱开，阀板依靠蒸汽压力与阀板自重来开关，此时执行机构位置不变，为准确反映运行中阀板实际位置，本次改造已增加阀板模拟量反馈信号(4～20mA)。由于阀板实际最大开度为45°，模拟量电位器是以90°作为计量单位的，当阀位输出50%信号时，阀板全开。

3 结语

改造后，超高排逆止阀正常运行近三年，期间未再发生阀门开关卡涩现象。实践证明，超高排逆止阀改造成功，为其他同类型机组超高排逆止阀卡涩处理提供参考。