超超臨界1000MW 等級汽輪發電機組國產液動三通閥運行故障分析與治理

馬長亮 楊旭輝

（大唐三門峽電力有限責任公司，河南 三門峽472143）

1 設備概況

大唐三門峽電力有限責任公司5 號機為上海汽輪機廠生產的N1000-28/600/620 型超超臨界凝汽式汽輪發電機組，汽輪機采用單列高加，配套華夏閥門有限公司F763Y-2500SPL NPS26 型高加液動三通閥。（附：圖1 高加液動三通閥結構簡圖；表1 高加液動三通閥參數）

圖1 高加入口三通閥

表1 高加進出口三通閥技術參數

2 運行中出現的故障

大唐三門峽電力有限責任公司5 號機1000MW 機組于2017 年1 月5 日正式投產，2017 年6 月14 日啟動過程中出現當給水壓力大于20MPa 時高加液動三通閥快關閥無法開啟，氣動執行機構開啟力不足，強行開啟快關閥后，出現入口三通閥無法關閉，手動強關高加入口液動三通閥切除旁路時有較大碰撞等問題。

3 原因分析

3.1 高加液動三通閥所配氣動快開閥氣動執行器在制造廠內試驗時，當試驗壓力在39MPa 時開關靈活，無一次出現不能打開現象，證明閥門的推力與氣動執行器推力相匹配，廠內試驗只是執行器彈簧短暫受壓和彈伸，實際運行工況下，執行器彈簧長期處于壓縮狀態，彈簧疲勞損壞，輸出力明顯減小，不能滿足閥門開啟推力要求，閥門20MPa 以上無法開啟。

3.2 制造廠內試驗壓力在3-5MPa 時閥門自由緩慢開關，閥門開關無碰撞聲，由于實際運行工況下，閥門切換時系統壓力大于18MPa，閥桿開關速度極快，閥門閥瓣上密封面與上閥座發生碰撞接觸。

3.3 入口液動三通閥活塞缸腔進異物，造成活塞卡澀。

4 閥門解體檢查情況

高加液動三通閥解體檢查，發現三通閥活塞缸表面沖刷嚴重，并且有大量雜物，確定高加液動入口三通閥無法關閉原因為活塞腔沖刷后，焊渣進入活塞與活塞腔結合面之間，造成閥門卡澀。

圖2 高加入口三通閥活塞腔

檢查活塞腔沖刷原因發現為高加入口三通閥針形控制閥管道接錯，按配合圖紙針形控制閥管道應接至高加旁路管道上，就地實際接在了高加給水入口管上，由于三通閥活塞下腔為高加旁路管道壓力，而三通閥活塞上腔上水控制閥管道接錯，為高加入口壓力，由于單列高加組存在0.3-0.6MPa 壓損，造成三通閥活塞上下腔承受高加系統的壓差，運行中由于壓差作用，介質不斷沖刷活塞腔，造成活塞壁沖刷損壞，閥門卡澀。

圖3 高加三通閥系統圖

5 治理方案

5.1 氣動快開閥維修方案：將原氣動執行器更換為雙作用氣動執行器，保證閥門在任何工況均可正常動作。

5.2 將原接錯管道改接至高加旁路管上，保證三通閥活塞上下腔壓力相等，防止活塞腔沖刷。

5.3 高加液動三通閥維修改造方案：將高加三通閥活塞上腔注水孔由30mm 縮小至2mm，高加三通閥蓋上設計了活塞上腔注水孔，閥門解體檢修時用堵頭把此孔堵住并在端面封焊，防止堵頭脫落（見附圖）。采用手動控制閥向活塞上腔注水，通過現場調試，適當控制手動控制閥的開度可分別控制高加三通閥的關閉（切高加）時間，防止閥門關閉過快，造成系統沖擊。

設備改造后試驗結果如下：

（1）當閥蓋注水孔未堵塞，手動控制閥保持開啟，三通閥全關速度1 秒。

（2）當閥蓋注水孔堵塞，手動控制閥保持開啟，三通閥全關速度大2 秒。

（3）當閥蓋注水孔堵塞，手動控制閥保持關閉，三通閥全關速度大3.5 秒。

可見當閥蓋注水孔堵塞，手動控制閥保持關閉時，三通閥關閉時間明顯增加3 倍多，關閉速度降為原來1/3，沖擊能量減為原來1/9 ，能明顯減小系統沖擊，通過適當調整手動控制閥開度，控制三通閥關閉時間。

5.4 為了高加給水液動閥控制系統更加安全和調試方便操作，在給水出口液動閥的快開閥排放管系上增加安裝一只手動隔離閥（見系統圖），手動隔離閥關閉時可以在線檢測高加入口液動三通閥切換高加的可靠性，并且能同時保證機組的安全運行。當機組正常運行時手動隔離閥始終保持開啟位。

圖4 高加三通閥上腔注水孔改造圖

圖5 高加三通閥上腔注水孔改造實圖

圖6 高加三通閥改造系統圖

5.5 控制鍋爐給水品質，保證系統清潔度，防止異物進入活塞腔。

6 結論及建議

大唐三門峽電力有限責任公司1000MW 機組單列高加國產三通閥改造后，運行中進行高加切換實驗，三通閥動作靈活可靠，系統切換正常。