燃油三用閥泄漏原因分析與研究

何忠財

(遼寧華電鐵嶺發電有限公司，遼寧 鐵嶺 112000)

0 引言

鍋爐燃油系統的三用閥是一種多功能的組合閥門。它同時控制油和蒸汽兩種介質，對鍋爐點火油槍進行不同工況的控制，它具有油汽同時關閉、油汽各通、油路和汽路全通汽(吹掃)3種工況和相應的信號輸出。在300 MW火力發電機組普遍應用的三用閥，在運行過程中由于密封材料選擇不當、原結構上存在的一些不足、爐前霧化蒸汽壓力高等因素，導致鍋爐燃油三用閥經常發生油側、汽側泄漏，影響了機組的安全經濟運行。

1 原因分析

1.1 密封材料選擇不當

300 MW機組燃油系統是由供給點火和暖爐用油噴嘴的燃料油管路系統組成，本系統由12支油槍(配Y型蒸汽霧化噴嘴)通過12臺燃油三用閥的開、關、吹掃來最終完成鍋爐的正常點火啟停。由于燃油三用閥的油側、汽側的法蘭及汽側閥座的密封墊片一直采用聚四氟乙烯墊片，該聚四氟乙烯墊片設計的最高使用溫度為250 ℃，而燃油三用閥的最高吹掃溫度為329 ℃，長期運行以后，容易使密封墊片老化、變形，密封效果失效，造成燃油三用閥出現內部、外部漏油、漏汽現象[1]。

1.2 燃油三用閥原結構存在的不足[2-3]

(1)燃油三用閥的執行器采用液壓式執行器，其提升力小，遇有突發情況開關緩慢。

(2)燃油三用閥油側閥座與閥體采用螺紋連接，由于閥座采用的材質(2Cr13)與閥體螺紋的材質(鍛造20G)不同，膨脹系數也就不同，長期運行以后就會因金屬熱膨脹不同及閥門開、關時產生的振動使閥座松動，從而造成燃油三用閥油側內部漏油現象。

(3)燃油三用閥油側閥桿的開、關是靠彈簧的作用力來實現的，原彈簧為碟簧，材質為65Mn，長期運行以后由于油質差使簧片腐蝕嚴重，易變形、失效，從而減小了閥桿的提升力，易造成閥桿卡澀、損壞，使油側出現內漏現象。

(4)燃油三用閥油側閥瓣是組件，材料分別為1Cr18Ni9Ti和聚四氟乙烯，長期運行后聚四氟乙烯老化變形，失去彈性，嚴重的被蒸汽沖刷掉，從而造成閥瓣處漏油，造成油側內部泄漏。

(5)燃油三用閥油側法蘭與閥桿導向套為分體式，導向套與法蘭之間用聚四氟乙烯墊片密封，長時間運行后難拆卸，同時還造成油側外部泄漏現象。

(6)燃油三用閥汽側閥瓣與油側原閥座密封面的倒角均為45°，閥座與閥瓣之間的密封面較寬，密封效果差，運行一段時間容易發生燃油三用閥汽側、油側內漏現象。

1.3 爐前霧化蒸汽壓力高

燃油三用閥工作時使用的蒸汽取自汽輪機側再熱蒸汽冷段，靠電動調節閥門開度調節其流量及壓力，當燃油三用閥汽側存在輕微泄漏時，由于燃油三用閥霧化蒸汽壓力在負荷300 MW時達到3.0 MPa，而燃油三用閥工作壓力為2.32 MPa，長時間的高壓高溫蒸汽沖刷會造成燃油三用閥汽側閥瓣密封面損傷，造成三用閥汽側內部泄漏。

2 改進措施

2.1 選擇合適的密封墊片

根據燃油三用閥的最高工作溫度329 ℃，選用了密封效果好的金屬齒形復合墊片，墊片材質為0Cr19Ni9Ti,在齒形墊片表面鑲嵌石墨，因此該墊片耐高溫、密封效果好、使用壽命長(一個大修期)，在燃油三用閥的上下法蘭、閥座與閥體結合面更換上該金屬齒形復合墊片，從根本上解決了燃油三用閥結合面密墊片老化和失效的問題。

2.2 采用氣動執行器

針對燃油三用閥執行器出力不足的問題，將原液壓式執行器更換為氣動執行器。更換后氣動執行器提升力增大，使閥瓣與密封面之間密封效果更佳，同時氣動執行器開關速度更快(開啟和關閉速度為2.5 s)，避免突發情況時燃油三用閥開關緩慢的問題。

2.3 油側閥座與閥體一體化

原燃油三用閥閥座與閥體采用螺紋連接，現采用一體化連接方式，將其原燃油三用閥油側閥座拆除，在原閥體與閥座連接處用手工電焊進行堆焊，堆焊材料為ECoCr1硬質合金，堆焊后對密封面進行車削，加工后的密封面硬度(洛氏硬度為42～50)和粗糙度均能滿足密封要求，油側閥座與閥體一體化后能夠解決閥座與閥體材質不同產生閥座松動，密封效果不好問題。

2.4 采用圓柱螺旋彈簧

燃油三用閥油側閥桿處為碟型彈簧，現采用普通圓柱螺旋彈簧，更換圓柱螺旋彈簧后，彈力較碟簧有了大幅度的提高，增加了閥瓣與閥座之間的預緊力，密封效果更好。圓柱螺旋彈簧材質采用50CrVA，該材質不僅具有較高的抗疲勞強度，還能耐高溫、耐高應力。

2.5 改變油側閥瓣與閥桿結構形式

原燃油三用閥油側一體式閥桿閥瓣如圖1(a)所示，現將油側的閥桿與閥瓣分體加工，分體式閥桿閥瓣如圖1(b)所示。加工后閥瓣與閥桿之間有微小的間隙，具有自動調心功能，即使在安裝閥瓣與閥座的同心度有一些誤差，燃油三用閥開關兩次，該閥瓣就可以自動調整與閥座之間的密封線 ，密封性能更好。

圖1 閥桿閥瓣

將三用閥油側法蘭與油側閥桿導向套做成一體式，保證閥桿在使用中與密封面的同軸度，油側閥桿閥瓣檢修時便于拆卸，同時也減少了導向套與密封面情況。

2.6 調整閥座密封面角度

將燃油三用閥汽側與油側閥座的密封面的倒角加工成30°，將其密封面的寬度減少一半，使其與閥瓣之間的密封更加合理，從而消除了閥座密封面與閥瓣密封面之間產生的泄漏問題。

2.7 降低爐前霧化蒸汽壓力

運行人員加強監視爐前霧化蒸汽壓力，當爐前霧化蒸汽母管壓力高于1.5 MPa的情況下，調節電動調節閥開度時，打開霧化蒸汽管路上的疏水閥，保證爐前霧化蒸汽壓力值小于1.5 MPa，從而有效地解決燃油三用閥汽側由于霧化蒸汽壓力高而造成內部泄漏問題。

3 改造后效果

通過更換燃油三用閥密封材料、改變燃油三用閥油側閥瓣的結構形式、降低爐前霧化蒸汽壓力等措施，消除了鍋爐燃油三用閥內漏、外漏現象，實現了燃油系統的穩定運行。通過2年來的運行，#1，#2，#3，#4鍋爐燃油三用閥汽側閥座損壞、油側閥桿卡澀及密封面泄漏問題徹底得到了解決，實現了鍋爐燃油系統的穩定運行。

4 結束語

在鍋爐燃油系統中燃油三用閥由于密封材料選擇不當、原來結構存在一些不足、爐前霧化蒸汽壓力高造成的泄漏問題，通過選擇合適的密封墊片、完善原來結構上一些不足、降低爐前霧化蒸汽壓力等措施，燃油三用閥的泄漏問題已得到解決。隨著科學技術的進步，燃油三用閥會更加完善、科學、合理。