超临界汽轮机组给水泵再循环系统阀门应用与改进.pdf

4 4 华 北电 力技 术 NORT H C HI NA EL E C TRI C P OWE R 增 刊2 0 0 5 超 临界汽轮机组 给水泵再循环系统 阀门应用与改进 Ap pl i c a t i on a nd I mpr ov e me n t of Va l v e s o f Fe e dwa t e r Pumps Re c yc l i n g S y s t e m f o r S u p e r c r i t i c a l S t e a m Tu r b i n e 天津国华盘 山发 电有限责任公 司( 天津蓟县 3 0 1 9 0 0 ) 刘宏战 摘 要 ： 国华盘 电 1 、 2号机组 给水 泵再 循 环阀 门 频繁发 生密封面冲刷 、 汽蚀 、 内漏 ， 造 成阀门损坏 、 泄 漏及 门后管道冲刷减 薄泄 漏。通过 对 系统 阀门 内漏原 因分 析 ， 制定 改进措施 及 改进 后相应 问题 处理方 案。 关键词 ： 给水泵再循环 系统 ； 冲刷 ； 汽 蚀； 损坏 ； 改进 中图分 类号 ： TK2 6 4 9 文献标识 码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 3 9 1 7 1 ( 2 0 0 5 ) 增刊一 0 0 4 4 0 2 1 系统介绍 天 津 国华盘 山发 电有 限责 任公 司 ( 下称 国华 盘 电) 在装 2台俄 罗斯超 临界 5 0 0 Mw 机组 ， 1号 机于 1 9 9 5 年 1 2月投 产 ， 2号机于 1 9 9 6年 5月份投 产 。汽轮机为俄 罗斯 列宁格 勒金属工 厂产 K5 0 0 2 4 0 4型超 临界 一次 中间再热单 轴 四缸 四排 汽凝 汽 式汽 轮 机 ， 额 定 功 率 5 0 0 Mw ， 最 大 功 率 5 2 5 Mw 。给水 系统 由1台 4 O 额 定负荷备用 电动给 水 泵( I I 9 6 0 0 3 0 0 4型 ) 和 2台6 O 额 定负荷汽动 给水泵 ( H H一 9 5 0 3 4 0 2型 ) 组成 。 给水 系统介 质参 数为 3 3 3 MP a 、 2 6 7 。 俄 罗斯设计 的给水 泵再循 环系统装置 由以下 设备组成 ： 汽 泵设计 1条再循 环总引 出管 ， 然后分 成两路 ， 每路 设 1台电动截 止阀 ( 1 0 5 4 5 0 3型) 、 1 套 减压装置节流孔板 ， 然后再 汇成 1根总管 ， 总管 上安装 1台逆 止门到达 除氧器 。管道 系统中 电动 截 止 门前 、 减 压装 置 前管径 为 D5 79 mm， 减 压 装 置后管径为 D8 9 6 mm， 至除氧器 的总管 为管 径 D2 1 9 9 mm。当给水 流量达 2 1 O 2 8 5 1 T I 。 h 时 ， 汽 动给水 泵再循环装置打 开和关 闭 。 2 再循环 系统运行情况 自1 、 2号机组先后投产后 ， 由于阀前后巨大 压差产生的 汽流磨损 、 汽蚀 ， 双机汽泵再循 环系统 相 继频 繁发生再循环 门密封面损坏 、 内漏 ， 门后管 道 弯头 泄漏现象 。严重 时再 循环 门的泄漏 量达到 1 0 0 I T 1 。 h， 甚至更 大 。分 析其原 因如下 ： 在 给水 流量 最小时 ， 高 压截 止 阀打 开或 关 闭 的短短几秒钟 瞬间 ， 阀门前 后的压差较大 ， 特别是 事故停泵关 闭时最 大压差近 3 0 0 MP a ， 如此 大的 压差造 成给水 瞬 间减压发 生汽 化 ， 汽化 产生 的汽 泡破坏 力对截 止 门的密封 面造 成极大 的破坏 ( 汽 蚀 ) ， 使 得密封面损坏 ， 阀 门发 生内漏现 象 。 当机 组 正常运行 时 ， 给水 压力达到最高 ， 即再循环 门的前 后压差也达到最大， 阀门密封面处的泄漏介质不 断对密封 面进 行汽蚀破坏 ， 随运行 时间的延长 ， 泄 漏量越来越大 。 严重影 响汽 泵 向系统正常供水 、 机 组稳定和经济运行 。 此外 ， 俄方 再循 环 门进 出 口管安 装采 用高进 低出方 式 ， 有 利的一面是 ， 阀门关 闭后高 压给水 介 质 的压力 向下 作用在 阀门密封 面上 ， 这样 阀 门密 封面 压紧力大 ， 密封效果 比正装好 ； 但不利 的一面 为 ， 阀 门打开 的力矩 大 ， 阀门的盘 根长期处在高 压 给水截 止的压力下 ， 盘根 老化后容 易发 生泄漏 ， 检 修更换 的频率较 高 。 3 初步改进措施 将原俄设计 的电动截 止 门电动装置改 为国产 扬 州 电动装置 ( DZ W6 0型) 。 阀 门控制方式 由原 来 的行 程控 制改为力矩控 制 。 同时缩短 了关闭时 间， 从而 降低了磨损 、 汽蚀 对 阀门密封面 的损坏程度 。 阀门关 闭的调整方 式为调整 电动装置的关 闭力矩 在 6 6 5的档 位 ， 将 阀 门的关 闭行 程控 制退 出， 直接采用 电动力矩 关 闭， 直 到力矩动作 ， 在此点将 阀 门关 闭行程开关调 到此位 ， 作为关 闭下 限行程 。 再 开关一次 ， 使力矩 、 行 程控制按钮 同时动作 。 通过 以上改进后， 再循环门内漏的几率大为降 维普资讯 增刊2 0 0 5 华北电力技术 NORT H C HI NA E L EC T RI C P OWE R 4 5 低， 再循环门最长运行周期达到 1年半 ， 但俄制 电动 截止 门仍不能满足长周期运行要求 ， 尚需将其更换 为抗汽蚀、 高压差、 零泄漏 、 低 噪音( 不大于 8 5 d B) 、 设计先进、 适应泵组介质参数的直通式最小流量阀。 4 进一步改进方案 根 据以上条件最终选 中美 国C C I 公 司生产的 最 小流量 阀 ， 阀门型号 1 0 0 D， 直通 式 ， 流量 为 2 3 0 2 8 5 m。 h， 温 度 为 1 7 O ， 接 管直 径 为 D5 7 X 9 mm D1 5 9 1 0 mm， 门前压 力不大于 3 1 0 MP a ， 门后 压 力不 大 于 1 0 MP a， AUMA 电动 执 行 机 构 ， 两位 阀。该给水最 小流量阀技术特点为 ： ( 1 )C CI 的专利DRAG迷宫盘 片利用 多个 盘 片上的 小通道 ， 多级 9 O 。 拐弯进 行逐 步 降压 ， 而每 一 盘 片通道都 固定 在阀芯 内， 无论开度 多少 ， 高压 给水通过每个流道都 限制在 3 0 m s以下 。 ( 2 )迷 宫盘 片 以交替式 重 叠 ， 下 层盘 片 出 口 给水使上层 向下流动介质速度 降低 。每一盘 片 内 圆周出 口都 有堰 ， 使 四周 压力平均 ， 下层盘 片出 口 给 水使 介质不会 直接冲击在 阀座上 。 ( 3 )为了避 免在低流量 ( 低 阀门开度 ) 时产生 线切割现象 ， 损坏阀座及 阀塞 ， 当开度 低于1 O 时 执行器马上将 阀门迅速关紧 。由于给 水泵再循 环 阀大部分 时间处 在关 闭状态 ， 阀门的关 闭性能变 得非常重要 ， 所以每 只最 小流量 阀门都采 用加 压 阀座设计 ， 简单说来就是 一种调节时为平衡 阀塞 ， 关 闭时为不平衡 阀塞的结构 。 5 改进后设备异常情况处理 给水再循环 阀门改造投运初期 ， 由于阀门调整 不当 ， 造成 1台再循环 门投运后不久即发 生内漏现 象 ， 由于阀门前后压差大 ， 内漏程度发展较快 。 机组 停 机解体 该 阀门时 ， 发现 阀座 密封 面 已被 冲蚀 出 8 8 mm的沟槽 ， 在此情况 下阀门根本无法保证 系 统正常运行 。 C CI 厂家服务技术人员认为此种阀门 无法进行现场修复 。在没有备件的前提下 ， 电厂技 术人员根据阀门密封面材质性能 ， 决定采用冷焊接 方法 ， 然后采用机加工恢复原来尺寸 ， 回装运行 。 实 际运行情况 良好 ， 未再发 生泄漏现象 。在第二年 机 组检修期 间对密封面进行了重新检查 ， 发现密封面 仍然 良好 。 从而打破 了C CI 技术人员认定的进 口阀 门密封面损坏不能现场修复使用的论 断。 6 结束语 通 过 以上一 系列 的分 析 、 治理 、 改进 ， 目前 国 华盘 电的汽 泵再循 环最 小流 量 阀运行 状况 良好 ， 保证 了机组 的安全 、 经济 、 稳定运行 。 收稿日期： 2 0 0 4 0 9 1 5 作者简介： 刘宏战 ( 1 9 7 2 一) ， 男， 助理工程师 ， 1 9 9 4 年毕业 ， 一直 在盘 山电厂 从事汽 轮机组 检修 管理 工作 。 ( 上接第 2 7页 ) 表2 试验波形测量计算表 4 结束语 通 过检测 2号发 电机转子 绕 组 匝间 短路过 程 中探测装置 的实际应用 ， 证 实在发 电机转子进行 静 态直阻试验合 格、动态交流阻抗试 验合 格情 况下 ， 并不能完全判别发 电机转子在大 电流、动态 ( 同步 转速)工况下不发 生匝间短路情况 ， 此次探测试验 判 明了该 发 电机 的转子 线 圈中确 实存 在 匝间短路 现象 ， 由此可解释在转子轴上出现的局部磁化现象 原 因是转 子绕组匝间短路磁化所 导致 ， 其根本 原因 是护环 内的转子端 部绕组没有膨胀 补偿 结构 ， 从 而 使转子端 部绕组 产生局部变形 ， 影响匝间绝缘 ， 对 于该发 电机转子 匝间短路 的根 治还须 对端 部结构 进 行 改 进 后 ，再 进 行 局 部 匝间 短 路 故 障 部 位 处 理 。 收稿日期 ： 2 0 0 4 0 9 1 5 作者简介： 郭鹏滔 ( 1 9 7 2 -) ， 男 ， 工程师 ， 从事电力系统电气专业一 次 系统的 研究 及管理 工作 。 维普资讯