汽輪機高壓旁路閥前加裝電動閘閥可行性研究

張成智

摘 要：某電廠汽輪發電機組為哈爾濱汽輪機廠生產的CLN600-24.2/566/566（CH01）型超臨界、中間再熱、三缸、四排汽凝汽式汽輪機。該汽輪機采用高壓旁路和低壓旁路二級串聯旁路系統。高壓旁路（30%BMCR）由高壓旁路閥（CCI- HBSE 160-250型）、噴水調節閥、噴水隔離閥組成。高壓旁路閥驅動執行器選用雙動活塞式氣動執行器。

關鍵詞：汽輪機；高壓旁路閥；研究；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.039

2006年該機組相繼投產至今，兩臺機組高壓旁路閥一直存在不同程度內漏現象，期間雖經多次解體檢修處理，但內漏問題一直沒有得到有效改善。

1 改造的必要性

1.1 進行的必要性

高旁內漏使機組熱耗率增加，對機組經濟性影響較大（經計算，該機組高旁每漏汽1t/h，熱耗率升高約4.4kJ/kWh，煤耗率升高約0.17g/kWh），長期存在內漏對機組安全性也將帶來嚴重安全隱患。解決高壓旁路閥內漏，不但可降低汽輪機熱耗，而且將提高機組在啟動以及運行過程中的安全性。

1.2 調查研究的主要依據、過程及結論

通過對同類型機組所采用相同型號高壓旁路閥使用情況調查了解獲知，其泄漏情況都基本相似，且均沒有很好的解決辦法。距該公司較近的華能某電廠#1-4機均采用的是同型號高壓旁路閥，其內漏至今也沒有解決。針對該問題同同類型機組廠家相關技術人員多次電話交流，普遍認為對高壓旁路閥重新選型進行更換其費用相當可觀，也不太現實，唯有就是在高壓旁路閥前加裝一電動閘板閥，即在機組啟動過程中電動閘板閥全開，由高壓旁路閥參與調解控制主蒸汽溫度和壓力，待機組啟動并網高壓旁路閥關閉機組穩定運行后再將電動閘板閥關閉以達到消除內漏之目的。此方案理論上講是比較簡易可靠地，重點在對電動閘板閥的選型上要足夠慎重，主要滿足主蒸汽壓力、溫度、流量、流速等運行參數需要，同時在閥體材料選用上應滿足接管材料需要。

該機組其高壓缸壓力排放閥結構同高壓旁路閥結構非常相似，機組投運后也長期存在內漏問題，由于也是外購件其備件費用也相當可觀，自行修復難度技術也相當大，為此該公司分別在2008年06月和2009年06月利用機組C級檢修機會在高壓缸壓力排放閥前各加裝了一臺電動閘板閥，其內漏問題徹底解決。經初步了解，目前在國內600MW超臨界機組高壓旁路閥前加裝電動閘板閥還沒有實施范例，但同重新選型更換旁路閥，或是自行修復技術的復雜性比較，選擇加裝電動閘板閥較更換其費用可降低1/3，自行修復的技術難題以及發生的費用等可完全避免，且有高壓缸壓力排放閥前加裝電動閘板閥的成功先例，故選擇在高壓旁路閥前加裝電動閘板閥的方案是安全的、可靠的方案。

1.3 原系統或設備的基本情況

（1）擬進行的系統或設備的基本情況說明。汽輪發電機組（600MW）高壓旁路系統，高壓旁路（30%BMCR）由高壓旁路閥、噴水調節閥、噴水隔離閥組成。高壓旁路閥驅動執行器選用雙動活塞式氣動執行器。

（2）系統或設備簡述：投產日期2006.06

（3）型號： CCI- HBSE 160-250型

1.4 存在的主要問題

高壓旁路閥長期存在內漏現象，造成機組熱耗率增加，給機組的安全運行帶來重大隱患。

1.5 需要通過技術改造解決哪些問題

通過在高壓旁路閥前加裝電動閘板閥，徹底消除機組運行期間高旁閥內漏問題，降低汽輪機熱耗，消除機組安全隱患。

2 高壓旁路閥泄漏原因分析

通過多次解體檢修對內漏原因分析認為，該型式高壓旁路閥在密封結構設計方面存在一定不合理性是造成泄漏的主要原因。

（1）高壓旁路閥座為可拆卸式園環，靠一石墨密封環同閥體之間進行密封，一旦存在密封面損傷，雖然拆卸較為方便，但密封面沖刷后的補焊工藝，熱處理工藝要求極高，否則極易引起閥座變形造成永久損傷而無法修復。

（2）該型高壓旁路閥其入口籠罩與閥體、閥芯之間均各靠一石墨密封環相互密封，特別是閥芯與入口籠罩之間不但依靠石墨密封環將閥芯進出口上下分隔，而且閥芯在開關調節時在籠罩內還要上下移動，進而又增加了該兩者之間密封環的密封效果，如果系統管道內部存在焊渣等異物被汽流帶至籠罩與閥芯之間，此時如果旁路閥動作調節，極易造成籠罩內壁密封面拉傷，進而造成閥芯上下腔室導通形成內漏。

（3）高壓旁路閥入口籠罩內壁損傷其修復難度相當大，補焊工藝掌握不當，極易造成應力變形進而破壞其同心度，同心度偏差將直接造成閥芯與閥座之間密封線不能完全吻合，進而造成泄漏。

由于高旁閥為整體外購件，其部件價格相當昂貴，更換處理幾乎不太可能。綜合考慮其部件修復技術難度大，費用高，以及整體更換可能性有非常小此雙重矛盾后認為，在高壓旁路閥前增加一電動閘板閥是解決高旁閥內漏最有效、最簡易的解決辦法。

3 選擇加裝電動閘板閥方案的可比性

通過我們初步了解，截止目前還沒有信息反饋證實在600MW超臨界機組高壓旁路閥前加裝電動閘板閥的實施范例，也有很多發電企業技術人員向我們了解加裝電動閘板閥的情況，說明高壓旁路閥內漏也是困擾諸多企業安全生產的普遍問題，同時也說明解決該問題應該存在一定難度。通過我們近段時間調研論證認為，重新選型更換旁路閥，或是自行修復技術的復雜性比較，選擇加裝電動閘板閥較更換其費用可降低1/3，自行修復的技術難題以及發生的費用等可完全避免，且有高壓缸壓力排放閥前加裝電動閘板閥的成功先例，故選擇在高壓旁路閥前加裝電動閘板閥的方案是安全的、可靠的方案。

3.1 預期達到的效果

徹底根治高壓旁路閥內漏問題，降低汽輪機熱耗，消除機組安全隱患。

3.2 經濟效益分析

消除高旁內漏可降低機組熱耗率，經計算該機組高旁每漏汽1t/h，熱耗率升高約4.4kJ/kWh，煤耗率升高約0.17g/kWh。解決高壓旁路閥內漏最主要目的還是消除重大安全隱患。

4 結論

選擇加裝電動閘板閥較更換其費用可降低1/3，自行修復的技術難題以及發生的費用等可完全避免，且有高壓缸壓力排放閥前加裝電動閘板閥的成功先例，故選擇在高壓旁路閥前加裝電動閘板閥的方案是安全的、可靠的方案。