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論發(fā)電廠減溫水調(diào)節(jié)閥“量身定做”的必要性

發(fā)布于:2019/8/2 9:41:51 點(diǎn)擊量:372

我們從減溫水調(diào)節(jié)閥的大量應(yīng)用案例中挑選幾件,希望達(dá)到與同行的技術(shù)匯報(bào)交流,與客戶有效溝通的目的,真正承擔(dān)起發(fā)電廠苛刻工況閥門疑難問題的解決任務(wù)。

 

案例一西北某發(fā)電有限公司 4×300MW+1×1000MW

1、該廠4臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組的鍋爐部分,過熱器一級(jí)、二級(jí)減溫水調(diào)節(jié)閥和再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥都選用了某知名進(jìn)口品牌。

 

2、原閥門參數(shù)和結(jié)構(gòu)示意圖

閥門名稱

過熱器

一級(jí)減溫水

過熱器

二級(jí)減溫水

再熱器

減溫水

規(guī)格

2"

CL2500

2"

CL2500

2"

CL1500

結(jié)構(gòu)

籠式平衡式

籠式非平衡式

雙層籠式非平衡式

流量t/h

38

19

26

閥前壓力Mpa

21.1

21.1

11

閥后壓力Mpa

20.51

20

6.78

溫度℃

181.1

181.1

175

泄漏等級(jí)

ANSI IV

ANSI IV

ANSI V

 

 原閥門結(jié)構(gòu)示意圖

               原閥門結(jié)構(gòu)示意圖

 

3、我們的分析判斷

 

工況特殊性分析

1、由于該廠使用的煤質(zhì)燃燒特點(diǎn),火焰偏上,導(dǎo)致該廠過熱器減溫水投水量大,閥門頻動(dòng),閥門一直處于長(zhǎng)期工作的情況,就顯得疲于應(yīng)付,從而出現(xiàn)內(nèi)漏、系統(tǒng)無法投自動(dòng)等狀況。

2、再熱器減溫水壓差比較大,閥門長(zhǎng)期處于小開度運(yùn)行、調(diào)節(jié)特性差、過調(diào),致使調(diào)節(jié)閥很快就出現(xiàn)了密封面汽蝕損壞,閥座產(chǎn)生周向裂紋的情況。

3由于采用不可拆卸式閥座設(shè)計(jì),導(dǎo)致無法正常更換調(diào)節(jié)閥核心組件,只能選擇維修的方式,極大的增加了電廠鍋爐專業(yè)的維護(hù)工作量。

 

原閥門設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析

1、套筒籠式單級(jí)節(jié)流閥籠開小孔調(diào)節(jié),閥芯上下移動(dòng)改變流通面積進(jìn)行流量調(diào)整。雖然原閥門采用的是等百分比調(diào)節(jié)特性,但由于系統(tǒng)的流阻對(duì)減溫水調(diào)節(jié)閥流量特性影響很大,當(dāng)閥門處于小開度時(shí),系統(tǒng)的壓降絕大部分作用在閥門上,這樣就使閥門的流量大大增加,超出預(yù)期要求,造成等百分比的閥門在減溫水系統(tǒng)可能畸變?yōu)轭愃瓶扉_型。從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)特性差、小開度閥門沖刷導(dǎo)致內(nèi)漏。

2、過熱器閥芯采用平衡式結(jié)構(gòu),閥芯閥套僅依靠石墨環(huán)來密封,承擔(dān)負(fù)荷過重,且閥內(nèi)件無防卡澀設(shè)計(jì);如遇雜質(zhì)焊渣等極易損壞密封環(huán),從而造成內(nèi)漏或者閥芯套卡澀。

3原閥門為不可拆卸式閥座設(shè)計(jì),將閥座環(huán)以周向點(diǎn)焊的方式固定在閥座本體。從理論上講,固定的閥座環(huán),可避免閥座環(huán)受閥桿或水流的作用力而異動(dòng),從而保證調(diào)整門在操作過程中的可靠性。但是,該調(diào)整門在運(yùn)行當(dāng)中曾多次出現(xiàn)閥座環(huán)與閥座本體固定部位產(chǎn)生周向裂紋的情況,而且曾有閥座環(huán)從閥體中直接取出的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致減溫水內(nèi)漏嚴(yán)重。

 

我們的設(shè)計(jì)方案

 

過熱器減溫水

1、閥門采用多級(jí)套筒結(jié)構(gòu),提高降壓等級(jí)。

2、套筒及閥芯都開有修正等百分比調(diào)節(jié)特性小孔,閥籠閥芯相互配合全行程調(diào)節(jié),修補(bǔ)調(diào)節(jié)特性。

3、閥芯設(shè)有進(jìn)口蓄能密封環(huán)可保證閥門達(dá)到ANSI V泄漏標(biāo)準(zhǔn);且閥芯上加多個(gè)節(jié)流槽,以改善防卡機(jī)能。

4、閥桿變細(xì),減小摩擦力,防止閥門過調(diào)。

5上閥蓋加長(zhǎng),使填料部分遠(yuǎn)離介質(zhì)高壓區(qū)。

6、整體結(jié)構(gòu)采用活閥座設(shè)計(jì),方便修復(fù)及更換。

 西安秦申過熱器減溫水結(jié)構(gòu)示意圖

          過熱器減溫水結(jié)構(gòu)示意圖

 

再熱器減溫水

1、針對(duì)該閥重新計(jì)算CV值并選型;

2采用平衡式串級(jí)閥芯,降壓等級(jí)高,減小不平衡力;

3、加長(zhǎng)行程,閥籠配合閥芯全行程調(diào)節(jié),提高調(diào)節(jié)精度;

4、加進(jìn)口蓄能密封環(huán),關(guān)斷嚴(yán)密,達(dá)到零泄漏等級(jí)標(biāo)準(zhǔn);

5表面硬化處理,硬度可達(dá)到HRC70左右,延長(zhǎng)使用壽命。

 西安秦申再熱器減溫水結(jié)構(gòu)示意圖

        再熱器減溫水結(jié)構(gòu)示意圖

 

 改造效果

2015年該廠共使用過熱器一級(jí)減溫水、過熱器二級(jí)減溫水、再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥各兩臺(tái),共6臺(tái)。閥門關(guān)閉嚴(yán)密,調(diào)節(jié)平滑,達(dá)到用戶要求。在2016年和2017年兩年間,該廠又陸續(xù)更換共計(jì)21臺(tái)。

 

案例二山西某發(fā)電廠  2×600MW超臨界機(jī)組

 

原閥門參數(shù)和結(jié)構(gòu)示意圖

1#機(jī)過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥原采用某進(jìn)口知名品牌,先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)。

閥門參數(shù)為:

規(guī)格

DN100

設(shè)計(jì)溫度

290℃

設(shè)計(jì)壓力

31.6MPa

流量

62t/h

閥前壓力

27.2MPa

閥后壓力

25.89MPa

流向

側(cè)進(jìn)下出

 

原閥門現(xiàn)場(chǎng)問題反映

1、長(zhǎng)期存在振動(dòng)嘯叫現(xiàn)象。當(dāng)閥門處于12%~26%開度時(shí),振動(dòng)嘯叫尤其嚴(yán)重。

2、調(diào)節(jié)特性差,基本喪失調(diào)節(jié)能力。

3、閥座直接焊死在閥體上,閥門產(chǎn)生內(nèi)漏后無法直接更換閥座,檢修不便。

 

我們的分析判斷

1、原閥門采用懸掛式套筒,閥套無節(jié)流降壓作用,只是起到導(dǎo)向作用。介質(zhì)采用側(cè)進(jìn)下出,閥芯閥座密封面直接應(yīng)對(duì)高能流體。閥內(nèi)件無閥籠設(shè)計(jì),且閥門使用一段時(shí)間后配合間隙變大,從而導(dǎo)致閥門振動(dòng)產(chǎn)生嘯叫。

2、該結(jié)構(gòu)閥套沒有調(diào)節(jié)功能,只是起到導(dǎo)向作用。主要依靠閥芯露出節(jié)流孔的數(shù)量來調(diào)節(jié)減溫水的流量,沒有避免小開度運(yùn)行的特殊設(shè)計(jì),因此小開度下閥門調(diào)節(jié)特性差,基本無法滿足系統(tǒng)要求。

3、該閥門由于口徑較大而采用了先導(dǎo)式結(jié)構(gòu),可保證V級(jí)泄漏。但由于缺少對(duì)密封面的保護(hù)措施,導(dǎo)致閥門出現(xiàn)主密封副容易被沖刷的后果,且閥座采用熱裝焊接至閥體,閥門內(nèi)漏嚴(yán)重后,無法整體更換閥內(nèi)件,對(duì)日后檢修帶來不便。

 

我們的改造方案

 

1、由我公司技術(shù)人員針對(duì)雙方確認(rèn)后的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行重新計(jì)算選型,優(yōu)化閥內(nèi)件流通能力及調(diào)節(jié)性能。

2、在設(shè)計(jì)上保留了先導(dǎo)式結(jié)構(gòu),閥桿變細(xì),減小摩擦力,調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

3采用了三級(jí)套筒式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該結(jié)構(gòu)既可滿足所要求的最大流量,同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。對(duì)閥門的等百分比調(diào)節(jié)特性進(jìn)行修正,延長(zhǎng)閥門的使用壽命。

 

改造效果

 

    該廠過熱器二級(jí)減溫水自2015年11月投用至今,近2年運(yùn)行時(shí)間的考驗(yàn),現(xiàn)場(chǎng)反饋,由于增加了調(diào)節(jié)級(jí)數(shù),優(yōu)化了調(diào)節(jié)特性曲線,完全適應(yīng)自動(dòng)控制要求。閥門零開度時(shí)關(guān)斷嚴(yán)密。

 

 減溫水閥門的現(xiàn)場(chǎng)流量示意圖

減溫水閥門的現(xiàn)場(chǎng)流量示意圖

 

案例三陜西大唐某發(fā)電有限公司 4×600MW亞臨界機(jī)組

 

現(xiàn)場(chǎng)問題

    2012年,該廠因需要采購減溫水前截止閥,我公司去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)交流,并應(yīng)客戶要求,給出截止閥的技術(shù)方案。當(dāng)時(shí)沒有更多的系統(tǒng)問題反映。

 

我們的分析和判斷

 

對(duì)運(yùn)行方式的了解

在現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交流過程中,我們發(fā)現(xiàn),該廠的一、二級(jí)過熱器減溫水,因?yàn)榱髁坎粔?,運(yùn)行上想辦法,采用將給水主調(diào)門開至14%運(yùn)行。此時(shí)在保證給水量的同時(shí),提高了減溫水壓力,強(qiáng)行增大了一、二級(jí)過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥的前后壓差,從而迫使減溫水調(diào)節(jié)閥滿足所需流量。

    我們認(rèn)為,長(zhǎng)期憋壓運(yùn)行,不僅造成能量損耗,而且減短了給水調(diào)節(jié)閥的使用壽命(主調(diào)長(zhǎng)期小開度運(yùn)行,副調(diào)頻繁調(diào)節(jié))。

 

重新計(jì)算選型

    現(xiàn)場(chǎng)提供參數(shù)后,經(jīng)過我公司專業(yè)人員重新選型計(jì)算后,我們給出以下建議:

    一級(jí)減溫水應(yīng)選Kv=120   喉口建議Φ85

    二級(jí)減溫水應(yīng)選用Kv=55  喉口建議Φ50。

    而原閥門的喉口僅有Φ38,根據(jù)此類閥門的性能最大通流能力為Kv20,因此原減溫水調(diào)節(jié)閥的流通能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到所需要求。

 

現(xiàn)場(chǎng)勘查

    經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn),減溫水調(diào)節(jié)閥及調(diào)節(jié)閥前的截止閥管道原為DN100/DN80,而現(xiàn)場(chǎng)加了變徑管,縮小了內(nèi)徑。原來系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒有問題,只是閥門廠家也許為了降低成本,后來加了變徑管,縮小了內(nèi)徑。截止閥的流通能力進(jìn)一步縮小,而后邊的調(diào)節(jié)閥繼續(xù)縮小喉口,致使流量更加不足。

我們建議一是消除瓶頸(變徑管),同時(shí)增大隔離閥通徑,一級(jí)減溫水采用DN100的截止閥,二級(jí)減溫水采用DN80的截止閥。二是立刻檢查減溫器噴頭。

 

效果反饋 

自2012年我公司提出整改方案后,同年7月給電廠提供了我公司生產(chǎn)的套筒先導(dǎo)式截止閥,并對(duì)其過熱器一級(jí)減溫水閥內(nèi)件進(jìn)行改造修復(fù),2013年更換了過熱器二級(jí)減溫水后,徹底解決了原系統(tǒng)存在的問題。

 

我們對(duì)此類閥門的理解

 

    發(fā)電廠減溫水調(diào)節(jié)閥的分類和我們相應(yīng)的設(shè)計(jì)理念

    雖然在發(fā)電廠系統(tǒng)中,這類閥門名稱上都統(tǒng)稱為減溫水調(diào)節(jié)閥,因在系統(tǒng)中的位置和工況不同,其前后壓差、所要求的調(diào)節(jié)精度均不同,因此其相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案選型也不同。大致可以分為以下幾類:

(1)過熱器系統(tǒng):亞臨界機(jī)組鍋爐過熱器系統(tǒng)一般設(shè)置兩級(jí)噴水減溫,超臨界機(jī)組設(shè)置三級(jí)噴水減溫。總減溫水量一般都在最大蒸發(fā)量的8%左右,一級(jí)粗調(diào)、二級(jí)或三級(jí)作為主蒸汽氣溫的微調(diào),通過二三級(jí)減溫噴水的精確控制,保證末級(jí)過熱器出口蒸汽溫度在額定值,因此對(duì)減溫水調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度要求就比較高。

    過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥,其閥門前后都處于高壓區(qū),屬于高壓閥,對(duì)結(jié)構(gòu)及內(nèi)件的選材方面有特殊要求,閥門頻繁調(diào)節(jié),且要求調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

(2)再熱器系統(tǒng):使用減溫水調(diào)節(jié)閥作為再熱蒸汽溫度微量調(diào)節(jié),減溫水的總流量一般為最大蒸發(fā)量的5%

    再熱器減溫水閥,其前后壓差較大,對(duì)閥門核心部件的防沖刷能力要求高,且調(diào)節(jié)特性要求也非常高。且隨著熱經(jīng)濟(jì)性的要求更加嚴(yán)格,近年來大機(jī)組的減溫水投放量都很少,因此對(duì)閥門的調(diào)節(jié)精度有了更高的要求。

(3)再熱器冷端進(jìn)口管道:事故緊急噴水減溫器,起到事故狀態(tài)下的噴水減溫作用。 

    再熱器事故微量噴水減溫水調(diào)節(jié)閥,其閥門前后壓差大,口徑小,對(duì)結(jié)構(gòu)及內(nèi)件的選材熱處理工藝方面有特殊要求,且調(diào)節(jié)特性高。

(4)高壓旁路系統(tǒng)、低壓旁路系統(tǒng):使用減溫水調(diào)節(jié)閥以達(dá)到蒸汽減溫效果。

    高旁減溫水調(diào)節(jié)閥, 閥前處于高壓區(qū),閥門前后壓差很大,口徑較小,泄流等級(jí)要求高,對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及防沖刷能力要求高,調(diào)節(jié)特性要求高,調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

    低旁減溫水閥屬于大口徑閥門,閥前壓力相對(duì)較低,閥門前后壓差相對(duì)較小,該閥要求調(diào)節(jié)性能高且要求調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

(5)軸封系統(tǒng):軸封減溫水調(diào)節(jié)閥的流量特別小,來自凝結(jié)水升壓泵出口,雖然壓力溫度不高,但是由于其V級(jí)泄露標(biāo)準(zhǔn)及超高的調(diào)節(jié)精度,因此該閥門設(shè)計(jì)加工難度很大,調(diào)節(jié)特性很難控制。開度過大加速汽輪機(jī)內(nèi)部冷卻,造成大軸彎曲,開度過小造成軸承超溫。

(6) 其他,如吹灰系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)中的減溫水調(diào)節(jié)閥,過熱器或者再熱器系統(tǒng)中的微量噴水調(diào)節(jié)閥。

    空預(yù)器吹灰減溫水調(diào)節(jié)閥,屬于低壓小口徑閥,流量要求小,很難控制流量,所以該閥門調(diào)節(jié)特性要求高。

 

減溫水調(diào)節(jié)閥普遍存在的問題

1.閥門過調(diào)上下串動(dòng)

2.閥門振動(dòng)導(dǎo)致閥桿填料外漏

3.調(diào)節(jié)特性差,無法精確控制減溫水量。

4.選型不當(dāng):閥門喉口過大,造成小開度運(yùn)行,易沖刷密封面且難以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié);閥門喉口過小,減溫水流量不足,導(dǎo)致蒸汽超溫甚至引起爆管停機(jī)。

 

減溫水調(diào)節(jié)閥的研發(fā)縮影

 

    在減溫水調(diào)節(jié)閥的研發(fā)中,最初采用的是串級(jí)式多級(jí)節(jié)流結(jié)構(gòu),堪稱當(dāng)時(shí)的減溫水閥門設(shè)計(jì)典范,大量應(yīng)用于300MW、200MW、125MW的亞臨界機(jī)組。近些年來,又研發(fā)出套筒式、多級(jí)套筒式、壓力平衡型與不平衡型、先導(dǎo)結(jié)構(gòu)等系列減溫水結(jié)構(gòu),應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同工況要求。即使如此,我們還經(jīng)常感到力不從心。

    在亞臨界機(jī)組到超臨界機(jī)組的發(fā)展過程中,我們也走了不少彎路,甚至摔倒失敗過,直到我們的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行徹底轉(zhuǎn)變。比如大唐龍崗發(fā)電廠,2012年5月我們第一次改造的效果并不好,閥門在50%開度時(shí)上下串動(dòng),并且流量調(diào)節(jié)不穩(wěn)。201210月我們進(jìn)行了第二次改進(jìn),重新計(jì)算選型。第二次改造后運(yùn)行至今,調(diào)節(jié)精度高,關(guān)閉嚴(yán)密。 

    隨著發(fā)電廠容量的增加,自動(dòng)化控制水平的提高,客戶對(duì)減溫水閥門的要求也越來越高。我們?cè)跒榭蛻舴?wù)的過程中深深體會(huì)到,鍋爐減溫水調(diào)節(jié)閥這一產(chǎn)品,更加需要現(xiàn)場(chǎng)各種參數(shù)做計(jì)算和設(shè)計(jì)方案的支撐,更加淋漓盡致體現(xiàn)了“量身定做”的概念,這也恰恰與我公司的經(jīng)營(yíng)理念相吻合 。為客戶量身定制提供專業(yè)技術(shù)方案,致力于專業(yè)解決發(fā)電廠的閥門疑難問題,仍是我們今后孜孜以求的目標(biāo)。 



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