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          減溫水調節閥

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          摘要

          STN鍋爐減溫水調節閥是一種防空化的多級節流調節閥。該閥可用于大,中型發電機組,控制鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽溫度所需減溫水的流量,它是發電廠關鍵調節閥之一。
          減溫水調節閥STN采用串級式結構。流體通過彎彎曲曲的通道,目的是消耗能量降低流速,防止液體空化。

          產品介紹

          概述

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          STN鍋爐減溫水調節閥是一種防空化的多級節流調節閥。該閥可用于大,中型發電機組,控制鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽溫度所需減溫水的流量,它是發電廠關鍵調節閥之一。

          減溫水調節閥STN采用串級式結構。流體通過彎彎曲曲的通道,目的是消耗能量降低流速,防止液體空化。

          STN鍋爐減溫水調節閥具有以下優點

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          流體逐級降壓,流體方向不斷改變,增加流阻,控制流速,防止空氣破壞。

          多級節流:大流量時4級節流,小流量時5級節流。以減少流體對閥芯表面沖刷磨蝕。

          節流面與密封面分開,閥芯和閥芯套表面硬化處理,硬度達到HRC70左右,關閉嚴密,壽命長。

          閥芯表面開有大缺口,流體含有2-3mm,焊渣等固體顆粒,閥芯也不會卡死,動作靈活。

          流量調節特性好,調整范圍大(約60%-70%),該調節閥是專利產品,已在許多電廠成功應用。

          鍋爐再熱減溫水調節閥是火力發電廠鍋爐重要的噴水減溫調節設備之一,它安裝在鍋爐再熱器系統的噴水管道上,根據再熱器管道內的蒸汽溫度等信號來控制閥門開度,從而調節噴水管的進水量,使再熱蒸汽的溫度保持在允許的范圍之內。

          福建大唐國際寧德發電有限責任公司(下稱寧電)3、4號鍋爐型號為HG-1900/25.4-YM4,是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司引進英國三井巴布科克能源公司的鍋爐技術進行設計、制造,兩側再熱器冷段管道上級事故噴水減溫器均采用英國ABBKentIntrol調節閥。鍋爐運行過程中,再熱汽溫以尾部再熱煙氣擋板調節為主,以減溫水調節為輔。再熱器減溫水管路的最大設計通流量為BMCR工況下再熱汽流量的3%;在50%BMCR負荷下,再熱器減溫水管路上的電動球閥閉鎖,減溫水不能投用。

          從2006年機組投產到目前為止,3、4號鍋爐再熱減溫水調節閥在每次檢修中都更換閥芯密封環、閥芯,研磨閥芯、閥座。但是每次修后效果都不好,很短時間又出現內漏,大大增加了備件費用和檢修人員的工作量。發生內漏后,為減少再熱器減溫水的漏流,需要經常關閉調節閥前電動球閥,容易造成電動頭與閥桿連接銷子脫落,缺陷頻繁出現。通過跟蹤紀錄,機組在低負荷時(約300MW),左、右側調節閥共漏流將近30,t嚴重降低了鍋爐的經濟性。

          本文對再熱減溫水調節閥本身結構、運行參數等情況,進行了全面分析,找出了解決問題的辦法。

          1 調節閥內漏原因分析

          1.1 再熱器減溫水調節閥運行參數

          每臺爐安裝2套再熱器減溫水調節閥,其設計參數如下:

          接管規格:D76′8.5MWT;

          配管材料:SA-210C;

          設計壓力/溫度:18MPa/350℃;

          設計運行溫度:191℃;

          減溫水工作壓力/溫度為22MPa/220℃,減溫水來水溫度為150℃,最大流量為49t/h;

          再熱器進/出口蒸汽壓力為4.62/4.43MPa,進/出口蒸汽溫度為319/569℃,再熱蒸汽流量為1600t/h。

          根據設計工況,在300MW以下時,調節閥應沒有流量,而實際運行過程中,閥門的流量非??捎^,如表1所示。

          表1 再熱器減溫水調節閥運行數據

          1.2 再熱器減溫水調節閥結構特點

          調節閥閥芯閥桿采用鍛打一體式,閥芯帶有平衡孔,籠式多孔降壓閥套,平衡式節流結構。閥座與閥體為焊接結構,閥座環處為堆焊結構,閥座口尺寸很薄,閥座密封面為鑲焊硬質合金環,結構如圖1所示。

          圖1 調節閥改造前結構

          1.3 內漏的原因分析

          (1)從運行參數上可以看出,調節閥門入口、出口壓差很大,為16.0-4.0MPa,由于機組投自動,再熱器減溫水調節閥運行時動作頻繁,造成閥芯密封面被介質沖蝕、沖刷。加上低負荷運行時長時間在小開度工作,流速過快,沖刷嚴重,破壞了閥門密封面,造成內漏??梢耘袛嚅y內件選材及熱處理差,硬度不夠。

          (2)籠式多孔降壓閥套,只能起到一級節流,閥門結構不合理,流體能量未能有效消耗。閥芯上的密封圈是聚四氟乙烯制成的,由于前后壓差大,導致閥芯上的密封圈容易被沖刷掉,造成內漏。

          (3)原閥座與閥體為焊接結構,閥座環處為堆焊結構,廠家出廠焊接時就會產生微裂紋,閥座焊口出現裂紋,會造成漏流。調節門開關動作頻繁,閥座口環尺寸太薄,閥座口環被閥芯撐裂,造成整個閥座環易脫落,造成閥門的內漏。

          (4)一體式閥芯閥桿為了減少開門的力,在設計上有一個平衡孔,當開門時平衡孔也會產生漏流。

          2 鍋爐再熱減溫水調節閥的改造

          通過原因分析,對調節閥進行了改造,方法如下:

          (1)為了解決閥內件選材、熱處理差,硬度不夠,閥座的焊接性能差造成的漏流,閥座改用0Cr17Ni4Cu4Nb材質,熱處理后整體硬度提高,加厚閥座口環尺寸,耐沖蝕,強度提高。提高閥桿閥瓣的材質,材料的性能比原來的進口備件410(Cr13)提高很多。這樣提高了閥門的使用壽命,防止電動頭過力矩撐壞閥座口環。


          (2)為了解決再熱器減溫水調節閥運行動作頻繁,易沖蝕閥瓣密封面,將閥門原來一級節流改為三級節流,降低每一級節流部位的壓差,從而減小每級節流部位的流速,減小介質對閥瓣及閥座密封面的沖蝕,避免內漏。各級節流面積根據運行需要的參數進行計算,保證閥門改造后的調節特性和流量滿足了機組運行要求。

          下面對三級節流閥門的流量特性進行計算,閥門的流通能力KV值由公式(1)計算:

           (1)

          經過計算,可知每一級閥門的KV值和節流面積,如表2所示。

          表2 閥門KV值和節流面積

          考慮到閥門通常在80%~85%開度即可達到全開流量,閥門的節流面積取適當設計余量,因此三級閥門的節流面積均取1.2余量,流量特性采取等百分比特性,可滿足閥門在小開度下有較好的調節特性,特性曲線見圖2。

          圖2 閥門調節特性曲線

          (3)將閥座改為活閥座,適當增強閥座口強度,閥座與閥體密封采用壓纏繞墊片密封。采用活閥座后,當運行一段時間閥座被沖刷產生漏流后,截斷來水前、后電動球閥,手動閘閥,可以在運行中方便地更換調整閥閥座,保證無漏流,又能節能降耗。

          (4)通過控制閥體、閥蓋、節流套及閥座的軸向尺寸公差來保證纏繞墊片的壓縮量,保證各配合面的同軸度及垂直度,使墊片壓縮均勻,從而保證閥門無內、外漏。在加工工藝上閥芯和閥座成分子級咬合,關閉嚴密,完全做到了零泄漏。

          (5)原平衡式閥瓣不但密封面需要保證密封,閥瓣上的密封圈也要保證密封,這樣閥門才能確保不內漏,但是密封圈是聚四氟乙烯制成的,在運行過程中很容易被介質沖刷損壞,造成閥門內漏,針對這點取消閥瓣上密封圈,減少發生內漏的概率。由于閥瓣變成不平衡結構,需加大閥門在零位開啟的驅動力,大概需要增加300kN的力,經過查看電動頭auam的標準,可以使用過力矩,所以電動執行機構的力是夠用的。

          (6)原閥瓣上平衡孔是保證調節閥開關自如不被卡澀的,現把閥瓣上的平衡孔取消,這樣就又減少一個漏點。綜合以上對閥體結構進行了改造,改造后的閥體結構如圖3所示。

          圖3 改造后的調節閥結構圖(局部)

          (7)減溫水調節閥采用的是auam多回轉電動執行器SA07.1-SA16.1AUMAMATIC,如圖4所示。

          圖4 auma電動執行器

          在每次檢修后對閥門行程進行核查發現,電動執行器在運行過程中會產生零點漂移的現象,即閥門電動執行機構已經發出零位指令,電動頭已經不動作,但實際上閥門還沒有完全關嚴,這時閥瓣密封面和閥座密封面之間會存在一定的間隙,介質在很大壓力的作用下會以非常高的速度流過密封面,造成密封面沖蝕嚴重。即使電動執行器零點重新調整好,閥門還會存在內漏現象,而且會隨著時間的推移,內漏量會越來越大。此外閥門密封面還需要保持一定的密封比壓,才能保證密封,這需要電動執行機構在閥門關嚴的情況下,還必須給閥桿一定的向下作用力,才能保證密封。

          在調整閥門零位的時候,關位用電動執行機構的力矩關閉閥門,調整到力矩3檔位置。在閥門關閉的時候都能確保閥門關嚴,而且能保證密封面有一定的密封比壓,能有效避免零點漂移對閥門造成內漏的影響。

          3 結論

          通過對寧電3、4號鍋爐再熱減溫水調節閥結構的分析和運行經驗,找到發生內漏的原因,并提出了可行的改進方法。改造后的調節閥運行情況良好,機組在300MW負荷下,電動門全開,調節閥關閉,無內漏現象,使用效果良好。

          通過再熱器減溫水調節閥的改造,不僅延長了再熱減溫水調節門的使用壽命,而且降低了再熱減溫水調節門的維護費用。此外,由于再熱減溫水不再泄漏,達到了降低發電煤耗,提高了機組運行的經濟性。

          中核蘇閥科技實業股份有限公司成立于1997年,是一家集工業閥門研發、設計、制造及銷售為一體的科技型制造企業,也是中國閥門行業和中國核工業集團所屬的首先上市企業。

                  公司產品廣泛應用于國內外石油、石油天然氣、煉油、核電、電力、冶金、化工、造船、造紙、醫藥等十幾個行業及國家有關科研部門,所使用的“H”及“SUFA”商標是閥門行業的知名品牌,在國際閥門市場也具有良好的聲譽和一定的影響力。公司所屬“H”品牌是蘇州市知名商標、江蘇省著名商標,并在2006年“第14屆世界生產力大會”上獲得“2006世界市場中國(閥門)十大年度品牌”稱號。

                  公司擁有一批先進的生產制造設備和各類完善的檢測設施。目前,已發展成為國內閥門行業中品種最多、規格最齊全、技術含量最高的專業化工業閥門生產基地,擁有一系列質量體系證書、產品認證證書以及檢測資質證書,是國內同行業中認證證書最齊全,質量管理和檢測手段先進的企業。

                  公司在國內閥門行業中首批取得美國石油協會頒發的“API”證書,第一家取得由國際著名認證機構DNV頒發的ISO9000系列質量認證證書,第一家獲得進入歐共體市場的第001號“CE”證書,率先獲得國家質監局頒發的“壓力管道閥門安全注冊”和“進出口商品免驗”證書。是江蘇省首先通過的質量信用等級現場審定最高標準等級(AAA)企業。榮獲了“江蘇省質量獎”及ISO14000環境管理體系認證。先后通過了美國SBS、法國BV、挪威DNV和中國CCS船級社閥門制造的資格認證,并擁有國家核安全局授予核承壓設備設計制造資格許可證。

                  公司獲得了國家質檢總局頒發的“產品質量”證書。公司自主技術研發的核級閥門產品獲得了國家科學技術部、國家商務部、國家質量監督檢驗檢疫總局、國家環境保護總局等四個部委聯合簽發的《國家重點新產品證書》。

                 在省市各級政府的關心和支持下,公司不斷加大科技投入,并依托江蘇省工程技術研發中心,提升企業科技創新能力,堅持走“產學研用”相結合的自主創新道路。先后被國家發改委指定為第三代核電關鍵閥門技術支持單位,被江蘇省科技廳認定為江蘇省特種閥門工程技術研發中心,企業技術研發實力始終居于中國閥門行業領先地位。目前,公司各項經營均保持著良好的發展勢頭。

           


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