速比閥密封圈泄漏原因分析及防范措施

張衛(wèi)

（浙江浙能金華燃機(jī)發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 金華 321025）

9E 機(jī)組天然氣速比閥由GE 供貨，閥體為美國(guó)伍德沃德（WOOD.WARD）公司生產(chǎn)，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)為Fisher 公司生產(chǎn)，型號(hào)V300-SER-B，通徑6 英寸，閥芯不銹鋼半圓球面。速比閥起著穩(wěn)定壓力和隔斷天然氣作用，閥門(mén)嚴(yán)密性要求高，在7月份開(kāi)機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)3 次速比閥密封圈泄漏導(dǎo)致燃機(jī)起機(jī)天然氣檢漏程序失敗無(wú)法啟動(dòng)，更換三個(gè)速比閥，具體的經(jīng)過(guò)、原因分析和防范措施如下。

1 事件經(jīng)過(guò)

速比閥1 磨損經(jīng)過(guò)：該閥門(mén)為2015年8月安裝使用，2017年7月7日，9E 機(jī)組發(fā)電機(jī)修復(fù)后首次起機(jī)，全速空載運(yùn)行進(jìn)行短路升流試驗(yàn)4 小時(shí)，停機(jī)拆短路排后再次啟動(dòng)做發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)、帶負(fù)荷試驗(yàn)、燃燒調(diào)整等試驗(yàn)，11日發(fā)現(xiàn)速比閥泄漏后進(jìn)行更換（如圖1），該閥門(mén)累計(jì)運(yùn)行大約300 小時(shí)。

圖1 7月11日更換下來(lái)的速比閥泄漏位置圖

速比閥2（返修件）磨損經(jīng)過(guò)11日早晨將返修件閥門(mén)更換后正常啟機(jī)，連續(xù)運(yùn)行至7月14日停機(jī)時(shí)再次出現(xiàn)速比閥泄漏試驗(yàn)失敗，共運(yùn)行約80 小時(shí)。此閥門(mén)為2015年更換下來(lái)的返修件，5#燃機(jī)速比閥在2015年出現(xiàn)過(guò)閥門(mén)泄漏，圖2 為O 型密封圈破損位置。

圖2 2015年速比閥損壞位置圖

圖3 2017年修復(fù)后閥門(mén)使用72 小時(shí)后損壞位置圖

返修件閥門(mén)為寧波夏雨公司委托上海忠川特種閥門(mén)維修中心修復(fù)，圖3、4 為O 型密封圈破損位置。速比閥3 磨損經(jīng)過(guò)：7月12 根磁棒，共安裝了16 根，以減少濾網(wǎng)出口天然氣雜質(zhì)，改善速比閥前天然氣品質(zhì)；同時(shí)降低調(diào)壓站調(diào)壓器壓力設(shè)定值24～22.5bar，增加速比閥門(mén)開(kāi)度，在滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)從37%提高到46%。機(jī)組連續(xù)運(yùn)行至7月28日晚上停機(jī)，泄漏檢測(cè)通過(guò)，且經(jīng)過(guò)泄漏試驗(yàn)速比閥沒(méi)有出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，說(shuō)明該速比閥在連續(xù)運(yùn)行170 多小時(shí)后仍能繼續(xù)使用。

2 原因初步分析

（1）近三次閥門(mén)泄漏的位置，均為密型圈與球面形成氣流通道的分界面開(kāi)口位置，甚至密封圈墊床都已有破損，見(jiàn)圖四，閥門(mén)前后壓差在4bar 以?xún)?nèi)，若純凈天然氣理論上并不會(huì)產(chǎn)生如此明顯的磨損，同時(shí)閥門(mén)解體中發(fā)現(xiàn)密封面壁面雜質(zhì)較多，推斷出磨損原因?yàn)樘烊粴怆s質(zhì)引起的，而本次開(kāi)機(jī)過(guò)程中，調(diào)壓站濾網(wǎng)和前置站濾網(wǎng)堵塞非常快，也說(shuō)明天然氣粉塵雜質(zhì)確實(shí)非常多，如圖5、6。

天然氣入廠至速比閥管路上共有三道濾網(wǎng)，分別為調(diào)壓站雙聯(lián)濾、前置站雙聯(lián)濾、Y 型過(guò)濾器，濾網(wǎng)采購(gòu)和更換工藝嚴(yán)格遵守廠家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。調(diào)壓站濾網(wǎng)為外進(jìn)內(nèi)出形式，12 只一組，原裝的為特瑞斯濾網(wǎng)（精度≤5μm），差壓0.07MPa 報(bào)警；前置站濾網(wǎng)為內(nèi)進(jìn)外出形式，7 只一組，為德國(guó)沃特克濾網(wǎng)（精度≤3μm）差壓0.055MPa 報(bào)警；Y 型過(guò)濾器為保護(hù)性過(guò)濾器，過(guò)濾精度為300 目。本次調(diào)壓站前置站同時(shí)更換頻繁，周期見(jiàn)表1。

2015年，9E 油改氣調(diào)試運(yùn)行階段天然氣雜質(zhì)也非常多，調(diào)壓站濾網(wǎng)堵塞頻繁，前置站濾網(wǎng)基本沒(méi)有堵塞，我們對(duì)照了粉塵顆粒，發(fā)現(xiàn)本次的粉塵顆粒明顯細(xì)微，所以本次機(jī)組運(yùn)行使大量細(xì)微粉塵穿過(guò)調(diào)壓站濾網(wǎng)到前置站，部分雜質(zhì)穿過(guò)前置站濾芯到速比閥。

（2）5#燃機(jī)正常滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)速比閥前天然氣壓力P1為24bar 左右（GE 要求22.2～26.6bar，因?yàn)橛透臍夂筇烊粴夤芫€雜質(zhì)偏多，使濾網(wǎng)堵塞后天然氣壓力仍能滿(mǎn)足要求設(shè)置），速比閥后壓力20.7bar，閥門(mén)的設(shè)計(jì)溫度范圍為14日更換（鎮(zhèn)海聯(lián)合借用），15日早上開(kāi)機(jī)運(yùn)行至19日停機(jī)再次出現(xiàn)速比閥泄漏。共運(yùn)行95 小時(shí)。

圖4 墊床磨損圖

7月21日 在更換返修件閥體后（執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用原有），采購(gòu)了磁棒，在前置濾網(wǎng)內(nèi)增加磁棒-29～+100℃，設(shè)計(jì)壓力300LB，運(yùn)行時(shí)無(wú)超溫和超壓現(xiàn)象，最后一次開(kāi)機(jī)前對(duì)P1 壓力進(jìn)行了調(diào)整，速比閥開(kāi)度閥門(mén)開(kāi)度增大，減少了氣阻和磨損。

表1 濾網(wǎng)更換統(tǒng)計(jì)表

圖5 調(diào)壓站濾網(wǎng)照片

圖6 前置站濾網(wǎng)照片

3 防范措施

（1）與上游天然氣公司聯(lián)系，要求其確保天然氣的品質(zhì)合格。尤其在管路檢修和機(jī)組長(zhǎng)期停運(yùn)后，必須保證機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí)天然氣品質(zhì)。

（2）濾筒內(nèi)增設(shè)磁棒，盡可能減少天然氣雜質(zhì)。

（3）根據(jù)冬季和夏季燃機(jī)負(fù)荷不同，在P1 壓力允許的范圍，調(diào)整調(diào)壓站出口壓力，從而保證速比閥滿(mǎn)負(fù)荷長(zhǎng)期運(yùn)行開(kāi)度在45%以上，降低天然氣對(duì)密封圈的磨損。

（4）咨詢(xún)了航天能源，目前天然氣系統(tǒng)沒(méi)有改進(jìn)型濾芯，但目前調(diào)壓站的濾芯（特瑞斯）和前置站的濾芯（沃特克）國(guó)內(nèi)代理廠商的質(zhì)量存在很大差異，由于低價(jià)中標(biāo)原則濾網(wǎng)的質(zhì)量難保證，所以盡可能采購(gòu)正規(guī)公司生產(chǎn)的濾芯，確保保證天然氣品質(zhì)。

（5）速比閥定期檢查、自行維修和密封圈國(guó)產(chǎn)化，關(guān)注啟停機(jī)速比閥運(yùn)行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)異常、處理異常。同時(shí)，若速比閥應(yīng)密封圈可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，將大大降低速比閥維修成本。目前，速比閥送外檢修包含檢測(cè)、耐壓試驗(yàn)、運(yùn)費(fèi)等費(fèi)用1 只大約8 萬(wàn)元人民幣。為此我們想請(qǐng)電力股份領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)研究院專(zhuān)家指導(dǎo)，對(duì)速比閥自行修復(fù)和密封圈國(guó)產(chǎn)化深入分析可行性。