淺析汽輪機旁路閥與內漏處理

摘 要：旁路系統將鍋爐產生的蒸汽部分或全部繞過汽輪機而引到低一些的壓力和溫度的蒸汽管道或凝汽器中。旁路系統主要用于解決鍋爐和汽機用汽量之間的不平衡，以保障機組的安全穩定運行，改善機組啟停和接帶負荷的特性。而旁路系統中的減溫減壓閥（簡稱旁路閥）是其中的核心部件，減溫減壓閥的泄漏威脅著發電機組的正常運行，阻止旁路閥門泄漏缺陷的發生，能夠減少發電機組因旁路閥的故障而停機的發生，能夠延長機組的安全經濟運行壽命。

關鍵詞：汽輪機；旁路系統；內漏；影響原因；處理方案

1 概述

目前普遍認為，汽輪機旁路系統類型有以下四種：高壓旁路串聯低壓旁路，再并聯大龐路的三級旁路，高低壓二級串聯旁路系統，一級大龐路系統以及三用閥旁路系統。采用的具體類型根據機組的需要而定，如華能玉環1000MW超超臨界機組旁路系統采用高低壓二級串聯旁路，而鄒縣1000MW超超臨界機組采用的為一級大龐路類型。

高低壓二級串聯旁路系統，具有改善機組啟動性能，保護再熱器、配合機組控制系統實現調節負荷及超壓安全保護等諸多功能，在大型中間再熱機組中得到廣泛應用。高低壓二級串聯旁路系統一般由旁路閥和減溫水調節閥、減溫水隔離閥所組成，二級串聯旁路系統圖如圖1。

2 旁路閥現存問題

從目前旁路閥實際使用情況看，閥門內漏的問題時有發生，內漏產生的影響主要有如下幾方面：（1）旁路閥發生內漏后閥后管道可能超溫運行，給系統的安全運行埋下隱患。（2）旁路閥減溫水的經常性投用可能導致機組啟停階段冷再熱蒸汽管道積水，存在引發水錘甚至產生汽輪機進水的隱患。（3）低壓旁路閥的泄漏會使高溫蒸汽直徑排入凝汽器，增加凝汽器熱負荷，影響機組真空度，嚴重影響機組的安全經濟運行。（4）低壓旁路閥泄漏的高溫蒸汽，如果沒有得到足夠的減溫進入凝汽器，會對凝汽器產生較大的熱沖擊，容易引起凝汽器內部構件的損壞。（5）旁路系統的內漏使得高品質蒸汽不能完成預定做功流程，對機組的經濟性有較大影響。

3 問題分析

經過分析認為影響旁路閥門內漏的因素：（1）濕蒸汽對密封面沖蝕的結果。在鍋爐啟動階段，閥前蒸汽能否保證有足夠的過熱度與管道系統布置，有無疏水和預熱，以及啟動運行方式等有很大關系，否則容易產生濕蒸汽或凝結水，閥門小開度時密封面易受到水蝕和沖刷。（2）閥瓣、閥座等閥門內件產生熱變形。由于閥門內介質為高溫高壓蒸汽，閥門內部組件包括閥瓣、閥座產生蠕變，疲勞等情況，導致材料性能縮減較快，內件運行中產生熱變形，閥瓣與閥座的密封面達不到使用的要求產生泄露。（3）有些旁路閥處于蒸汽管道末端，管路吹掃不干凈，存留的金屬雜質、固體顆粒滯留導致閥門密封面不嚴密。（4）控制系統的參數設定不當。（5）啟閉力矩小導致閥門密封面密封比壓不足。（6）執行機構調整不到位。（7）閥門設計、安裝或檢修的質量沒有達到要求。

4 處理方案

（1）系統檢修和施工后采取防護措施保證系統管路的清潔。（2）在具有節流孔結構的閥門中，可采用在閥籠底部擴孔開槽的方法，在密封面圓周制造更多空隙，減少管路中的雜質、固體顆粒、氧化皮等對密封面的破壞。（3）在旁路入口管的合適位置加裝蒸汽過濾器。蒸汽過濾器為三通管件，進出口與管道焊接，內設濾網能拆卸，可以定期清理。蒸汽過濾器的使用能夠有效防止雜質、顆粒對密封面的破壞，如圖2所示。（4）在某些發電機組的旁路設計中，旁路閥僅在機組正常運行時起快開快關功能，在鍋爐超壓時旁路閥不參與主蒸汽的調節。因此，在旁路閥前設置隔離閥，先于旁路閥開啟和關閉，以此來改善旁路閥的工作環境。（5）對高、低壓旁系統的控制參數進行優化。（6）對旁路閥門進行修復，對存在的缺陷進行分析，重點檢查閥門內件的表面質量、尺寸、硬度、密封面的表面粗糙度等是否能滿足使用的要求，按照缺陷的性質進行修復或更換，按規定進行裝配，使閥門修復和檢修后的閥門滿足機組運行的要求。

5 閥門密封面的恢復

對于出現內漏的旁路減溫減壓閥，盡管產生內漏的原因可能是多方面的，采取的方法可能是多種多樣的，但閥門的密封面恢復仍然是不可缺少的。密封面的恢復是閥門檢修中最為困難的項目，必須保證閥瓣與閥座密封面在結構、尺寸、材質、硬度、表面粗糙度、力學性能、抗沖刷能力、抗腐蝕能力等方面滿足閥門使用的要求。

由于密封面堆焊司太立合金最為常見，現以基體母材A182F91堆焊鈷基硬質合金Stellite6過程中需要注意的問題進行說明，以此尋求修復該類產品的一種可行方案，應具有一定的代表性。

（1）控制預熱溫度和層間溫度防止氫致裂紋的產生。本例中，預熱溫度100～150℃，層間溫度控制在300℃以內，基體母材熱影響區（HAZ）基本上轉化為馬氏體組織，可以避免氫致裂紋的產生。（2）通過對焊接電流、焊接速度的控制防止熱影響區（HAZ）組織劣化。當采用焊接速度0.1cm/s，焊接電流160A，線能量既能控制在25KJ以下，如果層間溫度控制在220～250℃，則熱影響區的韌性達到73J/cm以上，將獲得較好的組織性能。（3）F91堆焊結束后，應冷卻至馬氏體轉變結束溫度以下，在焊后熱處理前完成奧氏體-馬氏體的充分轉變，以消除殘余應力。（4）通過減少熔深，降低基體母材對堆焊金屬的充淡程度，保證堆焊后合金的硬度。（5）選擇恰當的氬氣流量，采用提前送氣、延遲斷氣來充分保護熔池金屬。（6）焊后熱處理。焊后熱處理可以降低堆焊層的應力水平以及使其組織和性能得到均勻化。堆焊結束后應立即進行熱處理，熱處理的溫度、恒溫時間、升降溫速度等參數必須兼顧閥體和堆焊層兩者，隨爐冷卻至室溫再開爐門。焊后熱處理工藝如圖3所示。

6 結束語

影響旁路閥門正常運行的因素較多，準確的判斷內漏的原因經常是困難的，如何解決旁路閥內漏，需要專業人員對閥門使用工況、結構特點進行分析、研究的同時，還要結合機組承擔的類型、負荷性質、啟動方式、自動控制水平、密封等級等方面綜合考慮，找到最佳的解決方案。希望通過文章能為發電機組旁路閥及類似閥門的內漏處理提供思路和方法。

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