600MW機(jī)組高旁閥內(nèi)漏 及相關(guān)問題原因分析與處理

（中國能建廣東火電工程總公司，廣東 黃埔 510730）

摘要：文章對(duì)廣東河源電廠一期工程2臺(tái)600MW超超臨界汽輪機(jī)組裝配CCIAG公司生產(chǎn)的HBSE280-200型高壓旁路閥內(nèi)漏及相關(guān)問題的原因進(jìn)行了分析，提出了徹底消除高旁內(nèi)漏的解決措施，對(duì)選用該型號(hào)高旁閥且內(nèi)漏的機(jī)組都有很好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：600MW機(jī)組；汽輪機(jī)；高壓旁路閥；內(nèi)漏；汽機(jī)負(fù)荷

中圖分類號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0133-031概述

河源電廠25MPa/600C/600C型600MW超超臨界汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠引進(jìn)三菱技術(shù)生產(chǎn)的單軸、兩缸、兩排汽、一次中間再熱、凝汽式機(jī)組。汽輪機(jī)旁路采用CCI公司制造的一級(jí)、氣動(dòng)、35%容量大旁路。閥前壓力25MPa、溫度600℃，型號(hào)為HBSE280-200。其旁路系統(tǒng)的主要功能有：

1.1?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)）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)組的最佳啟動(dòng)。

1.2?避免發(fā)熱停機(jī)

當(dāng)汽機(jī)負(fù)荷低于鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷時(shí)，通過旁路裝置的調(diào)節(jié)，在滿足蒸汽溫度的最小鍋爐流量準(zhǔn)則前提下避免因高壓排汽鼓風(fēng)發(fā)熱造成停機(jī)，使機(jī)組穩(wěn)定在允許的低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行。

1.3?回收工質(zhì)，減少噪音

一號(hào)機(jī)組2008年12月底投產(chǎn)，2009年下半年發(fā)現(xiàn)汽機(jī)旁路閥出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象，并逐漸加重。2010年3月利用一號(hào)機(jī)組大修機(jī)會(huì)，對(duì)汽機(jī)旁路閥進(jìn)行了解體檢查，閥芯與閥座出現(xiàn)較嚴(yán)重的沖刷溝痕，在征得CCI公司服務(wù)代表同意并現(xiàn)場監(jiān)造下，對(duì)閥芯和閥座進(jìn)行了堆焊修復(fù)。但在大修啟動(dòng)后不久，汽機(jī)旁路閥又出現(xiàn)了較嚴(yán)重的內(nèi)漏。2010年5月25日，一號(hào)機(jī)組因鍋爐爆管停機(jī)，汽機(jī)專業(yè)再次解體一號(hào)機(jī)組汽機(jī)旁路閥。

2高壓旁路閥的結(jié)構(gòu)

該高壓旁路閥為進(jìn)口CCI產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1CCI旁路閥結(jié)構(gòu)圖

3高壓旁路閥損壞情況

5月25日，對(duì)一號(hào)機(jī)組高壓旁路閥解體檢修：發(fā)現(xiàn)該閥閥芯、閥座均出現(xiàn)較嚴(yán)重的沖刷溝痕。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)旁路閥平衡壓環(huán)螺絲（共8顆）全部斷裂，平衡密封圈已全部被汽流帶走。閥蓋螺栓（共12顆）有2顆斷裂，4顆有肉眼可見裂紋。

圖2高壓旁路閥損壞部件圖

4高壓旁路閥內(nèi)漏及螺栓斷裂原因分析

4.1該高壓旁路閥出現(xiàn)內(nèi)漏的原因

（1）閥座和閥芯在熱態(tài)中存在變形，閥芯和閥座同軸度偏差，可導(dǎo)致閥座密封面不嚴(yán)，引起閥門內(nèi)漏。

（2）管路中有雜物，一旦閥芯和閥座被雜物擠壓后，閥芯發(fā)生偏斜，這樣勢必會(huì)造成高旁閥關(guān)閉不嚴(yán)，從而引起閥門漏汽。

（3）安裝工程工藝出現(xiàn)問題。如：閥座下墊片及閥芯墊片裝得不正，閥門密封面所受緊力不夠，導(dǎo)致閥門內(nèi)漏。

（4）減溫水冷卻變形，有可能會(huì)產(chǎn)生局部位置冷卻，造成閥座或閥芯不均勻變形而成橢圓，使得閥門卡澀，從而使引起閥門關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo)致內(nèi)漏。

（5）由于流體閃蒸和汽蝕等因素而對(duì)高壓旁路閥閥芯及閥座沖刷。

經(jīng)本次閥門解體檢查后，確定內(nèi)漏原因是第（5）點(diǎn)所致。

4.2該高壓旁路閥螺栓發(fā)生斷裂的原因

關(guān)于該高壓旁路閥螺栓發(fā)生斷裂原因，西安熱工院提交了《河源電廠1號(hào)機(jī)高旁閥螺栓失效分析報(bào)告》。綜合分析如下：

（1）所取螺栓的力學(xué)性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度值過高。

（2）螺栓基體顯微組織為孿晶γ相，大部分晶界上存在球狀碳化物，這會(huì)導(dǎo)致晶界弱化。

（3）開裂和斷裂螺栓的斷口和裂紋樣顯微組織分析結(jié)果表明：兩個(gè)螺栓斷口的開裂為沿晶斷裂，2號(hào)螺栓斷口中部存在典型的表征應(yīng)力腐蝕特征的泥紋狀花樣，1號(hào)樣主裂紋和分支裂紋均為沿晶擴(kuò)展。

（4）2號(hào)斷口中間部位的能譜分析表明斷口上存在腐蝕性的P、S和Cl元素。

綜上所述，該兩根螺栓的開裂為典型的應(yīng)力腐蝕型開裂。分析認(rèn)為該批螺栓出廠或在運(yùn)輸途中或在存放期間存在嚴(yán)重問題。

5高壓旁路閥相關(guān)問題處理建議

方案一：由CCI公司按照合同規(guī)定，滿足由于流體閃蒸和汽蝕等因素而對(duì)閥芯及閥座提出的耐磨、耐沖刷的要求，完全解決內(nèi)漏問題，找出螺栓斷裂原因，對(duì)螺栓進(jìn)行升級(jí)換代，排除河源電廠因螺栓斷裂造成的重大安全隱患問題。

方案二：更換旁路閥：在不對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行和布置進(jìn)行重大改動(dòng)的情況下，更換安全性和嚴(yán)密性更好的旁路閥。

方案三：旁路前增加關(guān)斷閥：對(duì)僅具有啟動(dòng)功能的旁路機(jī)組，可在旁路前再加裝一個(gè)電動(dòng)關(guān)斷閥（機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)閉鎖在關(guān)閉狀態(tài)），既可滿足機(jī)組啟動(dòng)要求，也可防止旁路閥門內(nèi)漏。從河源電廠旁路管道布置看是可以實(shí)現(xiàn)的。

6處理情況

（1）將旁路閥閥蓋螺栓更換為Inconel718材質(zhì)新螺栓，該材料為宇航材料，Inconel718合金是含鈮、鉬的沉淀硬化型鎳鉻鐵合金，在700℃時(shí)具有高強(qiáng)度、良好的韌性以及在高低溫環(huán)境均具有耐腐蝕性。并委托生產(chǎn)材料上產(chǎn)廠家上海鎳晟合金材料有限公司加工和進(jìn)行熱處理。因螺栓斷裂處為帶螺帽的螺紋和螺柱的交界處，說明此處存在應(yīng)力幾種現(xiàn)象，在加工螺栓式將螺桿變細(xì)，將該過渡點(diǎn)進(jìn)行圓弧過渡，較少應(yīng)力集中。在進(jìn)行閥門組裝時(shí)將螺栓扭力嚴(yán)格控制在400Nm，保證螺栓的初始受力不會(huì)過大，同時(shí)又能保證密封效果。

（2）平衡盤壓蓋采用R26材料加工的小螺絲。由電廠委托國內(nèi)專業(yè)螺栓加工廠加工。對(duì)旁路閥閥芯與閥套的配合間隙進(jìn)行了修改。平衡環(huán)和門套間隙放大50μm，既可以保證平衡壓蓋和門套不會(huì)卡澀，又可保證平衡密封環(huán)有可靠的密封，保證不會(huì)漏汽（國內(nèi)因此工藝無法掌握，無法制造該形式的旁路）。在進(jìn)行閥門組裝時(shí)將螺栓扭力由2822Nm減少至22Nm，保證螺栓的初始受力不會(huì)過大，同時(shí)又能保證密封效果。

（3）平衡密封件、閥座密封件、閥蓋密封件均采用國產(chǎn)，事先用電子天平稱重起重量分別為90g、103.4g、103g，尺寸也進(jìn)行準(zhǔn)確測量測量，委托國內(nèi)廠家進(jìn)行加工。保證誤差不超過0.5g，這樣既保證密封，又保證了螺栓受力在合理范圍內(nèi)。

（4）同時(shí)，為徹底解決河源電廠汽輪機(jī)旁路閥內(nèi)漏現(xiàn)象，保證機(jī)組安全可靠運(yùn)行，決定采用方案三，在汽輪機(jī)旁路前加裝一個(gè)電動(dòng)關(guān)斷閥。即對(duì)旁路系統(tǒng)及布置進(jìn)行修改，在汽輪機(jī)旁路閥前增加一個(gè)進(jìn)口電動(dòng)閘閥，并在汽輪機(jī)旁路閥前增加一個(gè)疏水點(diǎn)，將原暖管接口移至新增的電動(dòng)閘閥前。

圖3汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)加裝電動(dòng)閘閥管道修改圖

7處理后的運(yùn)行情況

經(jīng)過以上一系列的處理改造以后，機(jī)組重新啟動(dòng)，機(jī)組啟動(dòng)后的各階段，高壓旁路閥門后溫度恢復(fù)正常，數(shù)據(jù)顯示泄漏已經(jīng)消除。目前，該機(jī)組運(yùn)行情況良好。

8結(jié)語

綜上所述，采用這些治理改造措施從根本上解決了高壓旁路閥內(nèi)漏問題，同時(shí)也消除了介質(zhì)在高壓旁路系統(tǒng)中的泄漏，排除了介質(zhì)對(duì)凝汽器的熱沖擊，解決了因內(nèi)漏使管道長期超高溫工作而引起的管道金屬蠕變產(chǎn)生裂紋等安全性問題。避免了可能導(dǎo)致的重大人身傷亡和設(shè)備損壞事故，其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益是巨

大的。

參考文獻(xiàn)

[1]?哈爾濱汽輪機(jī)有限公司CCLN600-25/600/600型汽輪機(jī)

說明書．

[2]?田雪梅．控制閥流量特性畸變對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響

[J]．石油化工自動(dòng)化，2002，（4）．

[3]?郭延伙．大型火電機(jī)組檢修實(shí)用技術(shù)叢書-汽輪機(jī)分冊

[M]．北京：中國電力出版社，2004．

[4]?西安熱工院．河源電廠1號(hào)機(jī)高旁閥螺栓失效分析報(bào)

告[R]．

作者簡介：劉慶寶（1982—），男，廣東龍川人，中國能建廣東火電工程總公司拓奇公司熱動(dòng)工程師，研究方向：火力發(fā)電廠汽機(jī)專業(yè)維護(hù)與檢修。

endprint

（中國能建廣東火電工程總公司，廣東 黃埔 510730）

摘要：文章對(duì)廣東河源電廠一期工程2臺(tái)600MW超超臨界汽輪機(jī)組裝配CCIAG公司生產(chǎn)的HBSE280-200型高壓旁路閥內(nèi)漏及相關(guān)問題的原因進(jìn)行了分析，提出了徹底消除高旁內(nèi)漏的解決措施，對(duì)選用該型號(hào)高旁閥且內(nèi)漏的機(jī)組都有很好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：600MW機(jī)組；汽輪機(jī)；高壓旁路閥；內(nèi)漏；汽機(jī)負(fù)荷

中圖分類號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0133-031概述

河源電廠25MPa/600C/600C型600MW超超臨界汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠引進(jìn)三菱技術(shù)生產(chǎn)的單軸、兩缸、兩排汽、一次中間再熱、凝汽式機(jī)組。汽輪機(jī)旁路采用CCI公司制造的一級(jí)、氣動(dòng)、35%容量大旁路。閥前壓力25MPa、溫度600℃，型號(hào)為HBSE280-200。其旁路系統(tǒng)的主要功能有：

1.1?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)）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)組的最佳啟動(dòng)。

1.2?避免發(fā)熱停機(jī)

當(dāng)汽機(jī)負(fù)荷低于鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷時(shí)，通過旁路裝置的調(diào)節(jié)，在滿足蒸汽溫度的最小鍋爐流量準(zhǔn)則前提下避免因高壓排汽鼓風(fēng)發(fā)熱造成停機(jī)，使機(jī)組穩(wěn)定在允許的低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行。

1.3?回收工質(zhì)，減少噪音

一號(hào)機(jī)組2008年12月底投產(chǎn)，2009年下半年發(fā)現(xiàn)汽機(jī)旁路閥出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象，并逐漸加重。2010年3月利用一號(hào)機(jī)組大修機(jī)會(huì)，對(duì)汽機(jī)旁路閥進(jìn)行了解體檢查，閥芯與閥座出現(xiàn)較嚴(yán)重的沖刷溝痕，在征得CCI公司服務(wù)代表同意并現(xiàn)場監(jiān)造下，對(duì)閥芯和閥座進(jìn)行了堆焊修復(fù)。但在大修啟動(dòng)后不久，汽機(jī)旁路閥又出現(xiàn)了較嚴(yán)重的內(nèi)漏。2010年5月25日，一號(hào)機(jī)組因鍋爐爆管停機(jī)，汽機(jī)專業(yè)再次解體一號(hào)機(jī)組汽機(jī)旁路閥。

2高壓旁路閥的結(jié)構(gòu)

該高壓旁路閥為進(jìn)口CCI產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1CCI旁路閥結(jié)構(gòu)圖

3高壓旁路閥損壞情況

5月25日，對(duì)一號(hào)機(jī)組高壓旁路閥解體檢修：發(fā)現(xiàn)該閥閥芯、閥座均出現(xiàn)較嚴(yán)重的沖刷溝痕。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)旁路閥平衡壓環(huán)螺絲（共8顆）全部斷裂，平衡密封圈已全部被汽流帶走。閥蓋螺栓（共12顆）有2顆斷裂，4顆有肉眼可見裂紋。

圖2高壓旁路閥損壞部件圖

4高壓旁路閥內(nèi)漏及螺栓斷裂原因分析

4.1該高壓旁路閥出現(xiàn)內(nèi)漏的原因

（1）閥座和閥芯在熱態(tài)中存在變形，閥芯和閥座同軸度偏差，可導(dǎo)致閥座密封面不嚴(yán)，引起閥門內(nèi)漏。

（2）管路中有雜物，一旦閥芯和閥座被雜物擠壓后，閥芯發(fā)生偏斜，這樣勢必會(huì)造成高旁閥關(guān)閉不嚴(yán)，從而引起閥門漏汽。

（3）安裝工程工藝出現(xiàn)問題。如：閥座下墊片及閥芯墊片裝得不正，閥門密封面所受緊力不夠，導(dǎo)致閥門內(nèi)漏。

（4）減溫水冷卻變形，有可能會(huì)產(chǎn)生局部位置冷卻，造成閥座或閥芯不均勻變形而成橢圓，使得閥門卡澀，從而使引起閥門關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo)致內(nèi)漏。

（5）由于流體閃蒸和汽蝕等因素而對(duì)高壓旁路閥閥芯及閥座沖刷。

經(jīng)本次閥門解體檢查后，確定內(nèi)漏原因是第（5）點(diǎn)所致。

4.2該高壓旁路閥螺栓發(fā)生斷裂的原因

關(guān)于該高壓旁路閥螺栓發(fā)生斷裂原因，西安熱工院提交了《河源電廠1號(hào)機(jī)高旁閥螺栓失效分析報(bào)告》。綜合分析如下：

（1）所取螺栓的力學(xué)性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度值過高。

（2）螺栓基體顯微組織為孿晶γ相，大部分晶界上存在球狀碳化物，這會(huì)導(dǎo)致晶界弱化。

（3）開裂和斷裂螺栓的斷口和裂紋樣顯微組織分析結(jié)果表明：兩個(gè)螺栓斷口的開裂為沿晶斷裂，2號(hào)螺栓斷口中部存在典型的表征應(yīng)力腐蝕特征的泥紋狀花樣，1號(hào)樣主裂紋和分支裂紋均為沿晶擴(kuò)展。

（4）2號(hào)斷口中間部位的能譜分析表明斷口上存在腐蝕性的P、S和Cl元素。

綜上所述，該兩根螺栓的開裂為典型的應(yīng)力腐蝕型開裂。分析認(rèn)為該批螺栓出廠或在運(yùn)輸途中或在存放期間存在嚴(yán)重問題。

5高壓旁路閥相關(guān)問題處理建議

方案一：由CCI公司按照合同規(guī)定，滿足由于流體閃蒸和汽蝕等因素而對(duì)閥芯及閥座提出的耐磨、耐沖刷的要求，完全解決內(nèi)漏問題，找出螺栓斷裂原因，對(duì)螺栓進(jìn)行升級(jí)換代，排除河源電廠因螺栓斷裂造成的重大安全隱患問題。

方案二：更換旁路閥：在不對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行和布置進(jìn)行重大改動(dòng)的情況下，更換安全性和嚴(yán)密性更好的旁路閥。

方案三：旁路前增加關(guān)斷閥：對(duì)僅具有啟動(dòng)功能的旁路機(jī)組，可在旁路前再加裝一個(gè)電動(dòng)關(guān)斷閥（機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)閉鎖在關(guān)閉狀態(tài)），既可滿足機(jī)組啟動(dòng)要求，也可防止旁路閥門內(nèi)漏。從河源電廠旁路管道布置看是可以實(shí)現(xiàn)的。

6處理情況

（1）將旁路閥閥蓋螺栓更換為Inconel718材質(zhì)新螺栓，該材料為宇航材料，Inconel718合金是含鈮、鉬的沉淀硬化型鎳鉻鐵合金，在700℃時(shí)具有高強(qiáng)度、良好的韌性以及在高低溫環(huán)境均具有耐腐蝕性。并委托生產(chǎn)材料上產(chǎn)廠家上海鎳晟合金材料有限公司加工和進(jìn)行熱處理。因螺栓斷裂處為帶螺帽的螺紋和螺柱的交界處，說明此處存在應(yīng)力幾種現(xiàn)象，在加工螺栓式將螺桿變細(xì)，將該過渡點(diǎn)進(jìn)行圓弧過渡，較少應(yīng)力集中。在進(jìn)行閥門組裝時(shí)將螺栓扭力嚴(yán)格控制在400Nm，保證螺栓的初始受力不會(huì)過大，同時(shí)又能保證密封效果。

（2）平衡盤壓蓋采用R26材料加工的小螺絲。由電廠委托國內(nèi)專業(yè)螺栓加工廠加工。對(duì)旁路閥閥芯與閥套的配合間隙進(jìn)行了修改。平衡環(huán)和門套間隙放大50μm，既可以保證平衡壓蓋和門套不會(huì)卡澀，又可保證平衡密封環(huán)有可靠的密封，保證不會(huì)漏汽（國內(nèi)因此工藝無法掌握，無法制造該形式的旁路）。在進(jìn)行閥門組裝時(shí)將螺栓扭力由2822Nm減少至22Nm，保證螺栓的初始受力不會(huì)過大，同時(shí)又能保證密封效果。

（3）平衡密封件、閥座密封件、閥蓋密封件均采用國產(chǎn)，事先用電子天平稱重起重量分別為90g、103.4g、103g，尺寸也進(jìn)行準(zhǔn)確測量測量，委托國內(nèi)廠家進(jìn)行加工。保證誤差不超過0.5g，這樣既保證密封，又保證了螺栓受力在合理范圍內(nèi)。

（4）同時(shí)，為徹底解決河源電廠汽輪機(jī)旁路閥內(nèi)漏現(xiàn)象，保證機(jī)組安全可靠運(yùn)行，決定采用方案三，在汽輪機(jī)旁路前加裝一個(gè)電動(dòng)關(guān)斷閥。即對(duì)旁路系統(tǒng)及布置進(jìn)行修改，在汽輪機(jī)旁路閥前增加一個(gè)進(jìn)口電動(dòng)閘閥，并在汽輪機(jī)旁路閥前增加一個(gè)疏水點(diǎn)，將原暖管接口移至新增的電動(dòng)閘閥前。

圖3汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)加裝電動(dòng)閘閥管道修改圖

7處理后的運(yùn)行情況

經(jīng)過以上一系列的處理改造以后，機(jī)組重新啟動(dòng)，機(jī)組啟動(dòng)后的各階段，高壓旁路閥門后溫度恢復(fù)正常，數(shù)據(jù)顯示泄漏已經(jīng)消除。目前，該機(jī)組運(yùn)行情況良好。

8結(jié)語

綜上所述，采用這些治理改造措施從根本上解決了高壓旁路閥內(nèi)漏問題，同時(shí)也消除了介質(zhì)在高壓旁路系統(tǒng)中的泄漏，排除了介質(zhì)對(duì)凝汽器的熱沖擊，解決了因內(nèi)漏使管道長期超高溫工作而引起的管道金屬蠕變產(chǎn)生裂紋等安全性問題。避免了可能導(dǎo)致的重大人身傷亡和設(shè)備損壞事故，其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益是巨

大的。

參考文獻(xiàn)

[1]?哈爾濱汽輪機(jī)有限公司CCLN600-25/600/600型汽輪機(jī)

說明書．

[2]?田雪梅．控制閥流量特性畸變對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響

[J]．石油化工自動(dòng)化，2002，（4）．

[3]?郭延伙．大型火電機(jī)組檢修實(shí)用技術(shù)叢書-汽輪機(jī)分冊

[M]．北京：中國電力出版社，2004．

[4]?西安熱工院．河源電廠1號(hào)機(jī)高旁閥螺栓失效分析報(bào)

告[R]．

作者簡介：劉慶寶（1982—），男，廣東龍川人，中國能建廣東火電工程總公司拓奇公司熱動(dòng)工程師，研究方向：火力發(fā)電廠汽機(jī)專業(yè)維護(hù)與檢修。

endprint

（中國能建廣東火電工程總公司，廣東 黃埔 510730）

摘要：文章對(duì)廣東河源電廠一期工程2臺(tái)600MW超超臨界汽輪機(jī)組裝配CCIAG公司生產(chǎn)的HBSE280-200型高壓旁路閥內(nèi)漏及相關(guān)問題的原因進(jìn)行了分析，提出了徹底消除高旁內(nèi)漏的解決措施，對(duì)選用該型號(hào)高旁閥且內(nèi)漏的機(jī)組都有很好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：600MW機(jī)組；汽輪機(jī)；高壓旁路閥；內(nèi)漏；汽機(jī)負(fù)荷

中圖分類號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0133-031概述

河源電廠25MPa/600C/600C型600MW超超臨界汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠引進(jìn)三菱技術(shù)生產(chǎn)的單軸、兩缸、兩排汽、一次中間再熱、凝汽式機(jī)組。汽輪機(jī)旁路采用CCI公司制造的一級(jí)、氣動(dòng)、35%容量大旁路。閥前壓力25MPa、溫度600℃，型號(hào)為HBSE280-200。其旁路系統(tǒng)的主要功能有：

1.1?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)）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)組的最佳啟動(dòng)。

1.2?避免發(fā)熱停機(jī)

當(dāng)汽機(jī)負(fù)荷低于鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷時(shí)，通過旁路裝置的調(diào)節(jié)，在滿足蒸汽溫度的最小鍋爐流量準(zhǔn)則前提下避免因高壓排汽鼓風(fēng)發(fā)熱造成停機(jī)，使機(jī)組穩(wěn)定在允許的低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行。

1.3?回收工質(zhì)，減少噪音

一號(hào)機(jī)組2008年12月底投產(chǎn)，2009年下半年發(fā)現(xiàn)汽機(jī)旁路閥出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象，并逐漸加重。2010年3月利用一號(hào)機(jī)組大修機(jī)會(huì)，對(duì)汽機(jī)旁路閥進(jìn)行了解體檢查，閥芯與閥座出現(xiàn)較嚴(yán)重的沖刷溝痕，在征得CCI公司服務(wù)代表同意并現(xiàn)場監(jiān)造下，對(duì)閥芯和閥座進(jìn)行了堆焊修復(fù)。但在大修啟動(dòng)后不久，汽機(jī)旁路閥又出現(xiàn)了較嚴(yán)重的內(nèi)漏。2010年5月25日，一號(hào)機(jī)組因鍋爐爆管停機(jī)，汽機(jī)專業(yè)再次解體一號(hào)機(jī)組汽機(jī)旁路閥。

2高壓旁路閥的結(jié)構(gòu)

該高壓旁路閥為進(jìn)口CCI產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1CCI旁路閥結(jié)構(gòu)圖

3高壓旁路閥損壞情況

5月25日，對(duì)一號(hào)機(jī)組高壓旁路閥解體檢修：發(fā)現(xiàn)該閥閥芯、閥座均出現(xiàn)較嚴(yán)重的沖刷溝痕。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)旁路閥平衡壓環(huán)螺絲（共8顆）全部斷裂，平衡密封圈已全部被汽流帶走。閥蓋螺栓（共12顆）有2顆斷裂，4顆有肉眼可見裂紋。

圖2高壓旁路閥損壞部件圖

4高壓旁路閥內(nèi)漏及螺栓斷裂原因分析

4.1該高壓旁路閥出現(xiàn)內(nèi)漏的原因

（1）閥座和閥芯在熱態(tài)中存在變形，閥芯和閥座同軸度偏差，可導(dǎo)致閥座密封面不嚴(yán)，引起閥門內(nèi)漏。

（2）管路中有雜物，一旦閥芯和閥座被雜物擠壓后，閥芯發(fā)生偏斜，這樣勢必會(huì)造成高旁閥關(guān)閉不嚴(yán)，從而引起閥門漏汽。

（3）安裝工程工藝出現(xiàn)問題。如：閥座下墊片及閥芯墊片裝得不正，閥門密封面所受緊力不夠，導(dǎo)致閥門內(nèi)漏。

（4）減溫水冷卻變形，有可能會(huì)產(chǎn)生局部位置冷卻，造成閥座或閥芯不均勻變形而成橢圓，使得閥門卡澀，從而使引起閥門關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo)致內(nèi)漏。

（5）由于流體閃蒸和汽蝕等因素而對(duì)高壓旁路閥閥芯及閥座沖刷。

經(jīng)本次閥門解體檢查后，確定內(nèi)漏原因是第（5）點(diǎn)所致。

4.2該高壓旁路閥螺栓發(fā)生斷裂的原因

關(guān)于該高壓旁路閥螺栓發(fā)生斷裂原因，西安熱工院提交了《河源電廠1號(hào)機(jī)高旁閥螺栓失效分析報(bào)告》。綜合分析如下：

（1）所取螺栓的力學(xué)性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度值過高。

（2）螺栓基體顯微組織為孿晶γ相，大部分晶界上存在球狀碳化物，這會(huì)導(dǎo)致晶界弱化。

（3）開裂和斷裂螺栓的斷口和裂紋樣顯微組織分析結(jié)果表明：兩個(gè)螺栓斷口的開裂為沿晶斷裂，2號(hào)螺栓斷口中部存在典型的表征應(yīng)力腐蝕特征的泥紋狀花樣，1號(hào)樣主裂紋和分支裂紋均為沿晶擴(kuò)展。

（4）2號(hào)斷口中間部位的能譜分析表明斷口上存在腐蝕性的P、S和Cl元素。

綜上所述，該兩根螺栓的開裂為典型的應(yīng)力腐蝕型開裂。分析認(rèn)為該批螺栓出廠或在運(yùn)輸途中或在存放期間存在嚴(yán)重問題。

5高壓旁路閥相關(guān)問題處理建議

方案一：由CCI公司按照合同規(guī)定，滿足由于流體閃蒸和汽蝕等因素而對(duì)閥芯及閥座提出的耐磨、耐沖刷的要求，完全解決內(nèi)漏問題，找出螺栓斷裂原因，對(duì)螺栓進(jìn)行升級(jí)換代，排除河源電廠因螺栓斷裂造成的重大安全隱患問題。

方案二：更換旁路閥：在不對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行和布置進(jìn)行重大改動(dòng)的情況下，更換安全性和嚴(yán)密性更好的旁路閥。

方案三：旁路前增加關(guān)斷閥：對(duì)僅具有啟動(dòng)功能的旁路機(jī)組，可在旁路前再加裝一個(gè)電動(dòng)關(guān)斷閥（機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)閉鎖在關(guān)閉狀態(tài)），既可滿足機(jī)組啟動(dòng)要求，也可防止旁路閥門內(nèi)漏。從河源電廠旁路管道布置看是可以實(shí)現(xiàn)的。

6處理情況

（1）將旁路閥閥蓋螺栓更換為Inconel718材質(zhì)新螺栓，該材料為宇航材料，Inconel718合金是含鈮、鉬的沉淀硬化型鎳鉻鐵合金，在700℃時(shí)具有高強(qiáng)度、良好的韌性以及在高低溫環(huán)境均具有耐腐蝕性。并委托生產(chǎn)材料上產(chǎn)廠家上海鎳晟合金材料有限公司加工和進(jìn)行熱處理。因螺栓斷裂處為帶螺帽的螺紋和螺柱的交界處，說明此處存在應(yīng)力幾種現(xiàn)象，在加工螺栓式將螺桿變細(xì)，將該過渡點(diǎn)進(jìn)行圓弧過渡，較少應(yīng)力集中。在進(jìn)行閥門組裝時(shí)將螺栓扭力嚴(yán)格控制在400Nm，保證螺栓的初始受力不會(huì)過大，同時(shí)又能保證密封效果。

（2）平衡盤壓蓋采用R26材料加工的小螺絲。由電廠委托國內(nèi)專業(yè)螺栓加工廠加工。對(duì)旁路閥閥芯與閥套的配合間隙進(jìn)行了修改。平衡環(huán)和門套間隙放大50μm，既可以保證平衡壓蓋和門套不會(huì)卡澀，又可保證平衡密封環(huán)有可靠的密封，保證不會(huì)漏汽（國內(nèi)因此工藝無法掌握，無法制造該形式的旁路）。在進(jìn)行閥門組裝時(shí)將螺栓扭力由2822Nm減少至22Nm，保證螺栓的初始受力不會(huì)過大，同時(shí)又能保證密封效果。

（3）平衡密封件、閥座密封件、閥蓋密封件均采用國產(chǎn)，事先用電子天平稱重起重量分別為90g、103.4g、103g，尺寸也進(jìn)行準(zhǔn)確測量測量，委托國內(nèi)廠家進(jìn)行加工。保證誤差不超過0.5g，這樣既保證密封，又保證了螺栓受力在合理范圍內(nèi)。

（4）同時(shí)，為徹底解決河源電廠汽輪機(jī)旁路閥內(nèi)漏現(xiàn)象，保證機(jī)組安全可靠運(yùn)行，決定采用方案三，在汽輪機(jī)旁路前加裝一個(gè)電動(dòng)關(guān)斷閥。即對(duì)旁路系統(tǒng)及布置進(jìn)行修改，在汽輪機(jī)旁路閥前增加一個(gè)進(jìn)口電動(dòng)閘閥，并在汽輪機(jī)旁路閥前增加一個(gè)疏水點(diǎn)，將原暖管接口移至新增的電動(dòng)閘閥前。

圖3汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)加裝電動(dòng)閘閥管道修改圖

7處理后的運(yùn)行情況

經(jīng)過以上一系列的處理改造以后，機(jī)組重新啟動(dòng)，機(jī)組啟動(dòng)后的各階段，高壓旁路閥門后溫度恢復(fù)正常，數(shù)據(jù)顯示泄漏已經(jīng)消除。目前，該機(jī)組運(yùn)行情況良好。

8結(jié)語

綜上所述，采用這些治理改造措施從根本上解決了高壓旁路閥內(nèi)漏問題，同時(shí)也消除了介質(zhì)在高壓旁路系統(tǒng)中的泄漏，排除了介質(zhì)對(duì)凝汽器的熱沖擊，解決了因內(nèi)漏使管道長期超高溫工作而引起的管道金屬蠕變產(chǎn)生裂紋等安全性問題。避免了可能導(dǎo)致的重大人身傷亡和設(shè)備損壞事故，其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益是巨

大的。

參考文獻(xiàn)

[1]?哈爾濱汽輪機(jī)有限公司CCLN600-25/600/600型汽輪機(jī)

說明書．

[2]?田雪梅．控制閥流量特性畸變對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響

[J]．石油化工自動(dòng)化，2002，（4）．

[3]?郭延伙．大型火電機(jī)組檢修實(shí)用技術(shù)叢書-汽輪機(jī)分冊

[M]．北京：中國電力出版社，2004．

[4]?西安熱工院．河源電廠1號(hào)機(jī)高旁閥螺栓失效分析報(bào)

告[R]．

作者簡介：劉慶寶（1982—），男，廣東龍川人，中國能建廣東火電工程總公司拓奇公司熱動(dòng)工程師，研究方向：火力發(fā)電廠汽機(jī)專業(yè)維護(hù)與檢修。

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