1000MW二次再熱機組超高排逆止閥卡澀原因分析及改造

石 磊，劉躍東

(國電泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225300)

0 引言

某電廠1000MW 超超臨界二次再熱汽輪機采用上海汽輪機廠制造的二次再熱超超臨界凝汽式汽輪機，型號為N1000-31/600/610/610，采用超超臨界參數(shù)、二次中間再熱、五缸四排汽結(jié)構(gòu)、單軸、單背壓、凝汽式、帶二級外置式蒸汽冷卻器的十級回?zé)岢槠啓C。汽輪機5根轉(zhuǎn)子采用6個軸承支撐的單軸承支撐方式，除超高壓轉(zhuǎn)子由兩個徑向軸承支承外，其余四根轉(zhuǎn)子，即高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子和兩根低壓轉(zhuǎn)子均只有一個徑向軸承支承。超高排逆止閥主要作用為：機組甩負荷時，超高排逆止門關(guān)閉，防止冷再蒸汽倒灌汽缸引起汽輪機超速；防止冷水從超高壓缸排汽管倒灌進汽缸，引起大軸彎曲。超高排逆止閥正常工作直接影響機組運行安全[1-7]。

本文針對出現(xiàn)的超高排逆止閥卡澀問題，分析原因，通過比較改造前后閥門結(jié)構(gòu)的變化，詳細闡述改造方案。經(jīng)實踐運行，驗證改造的可行性。

1 超高排逆止閥卡澀問題

1.1 設(shè)備概況

1000MW 二次再熱機組超高排逆止閥為德國ADMAS公司產(chǎn)品，型號為FCV/DN 900/Cl.1500，設(shè)計壓力為13.71MPa(g)，設(shè)計溫度457.4℃，接管材質(zhì)A335P11，閥門接口：內(nèi)徑管ID845×69，氣動執(zhí)行機構(gòu)型式和安裝位置(順汽流方向看)：右側(cè)裝，關(guān)閉時間小于1s。

閥門與執(zhí)行機構(gòu)同軸設(shè)計，超高排逆止閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。閥板關(guān)閉位置與汽流方向成45°角超高排逆止閥內(nèi)部板關(guān)閉狀態(tài)如圖2所示。閥板最大開度為與汽流方向平行位置，故實際閥門開關(guān)行程為45°角。

1.2 原因分析

1000MW超超臨界二次再熱機組超高排逆止閥屬首次設(shè)計，熱態(tài)運行時閥軸與軸套間隙裕量偏小，執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計不能滿足閥門正常啟閉要求，造成閥軸卡澀，影響設(shè)備運行安全。

圖1 超高排逆止閥結(jié)構(gòu)示意

圖2 超高排逆止閥內(nèi)部閥板關(guān)閉狀態(tài)

2 改造方案

2.1 改造前超高排逆止閥結(jié)構(gòu)

改造前，超高排逆止閥氣動執(zhí)行機構(gòu)軸與閥板軸為同一根軸，超高排逆止閥只有全關(guān)和全開兩種狀態(tài)，分別對應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)反饋CLOSED和OPEN。

2.2 改造后超高排逆止閥結(jié)構(gòu)

本次改造將原閥門從管道上切割下來，保留原執(zhí)行機構(gòu)，將原執(zhí)行機構(gòu)和閥板共用一根軸改為雙軸，即執(zhí)行機構(gòu)軸與閥板軸。雙軸之間通過空程聯(lián)軸器連接，中間空行程45°。

2.3 現(xiàn)場調(diào)試情況

改造后，超高排逆止閥實現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)、強制小開度狀態(tài)、自由狀態(tài)三種狀態(tài)。

2.3.1 關(guān)閉狀態(tài)

該狀態(tài)執(zhí)行機構(gòu)強制關(guān)。調(diào)試時，執(zhí)行機構(gòu)定位器模擬量信號輸入0(4mA)，閥板位置模擬量反饋信號輸出0(4mA)。

2.3.2 強制小開度狀態(tài)

啟動初期，執(zhí)行機構(gòu)從0°位置逆時針旋轉(zhuǎn)至75°(從執(zhí)行機構(gòu)方向看)，閥板被執(zhí)行機構(gòu)強制頂開一個小角度，允許小流量蒸汽通過閥門，有效避免閥板頻繁擺動，敲打閥座造成閥門密封面損壞。調(diào)試時，執(zhí)行機構(gòu)模擬量信號輸入75%(16mA)，由于雙軸間存在空行程，閥板實際打開20%。

2.3.3 自由狀態(tài)

汽輪機帶負荷后，執(zhí)行機構(gòu)從75°位置順時針旋轉(zhuǎn)至50°(從執(zhí)行機構(gòu)方向看)，閥板處于自由狀態(tài)，閥板的實際開度與蒸汽的壓力及流量相關(guān)。調(diào)試時，執(zhí)行機構(gòu)模擬量信號輸入50%(12mA)，閥板即處于自由狀態(tài)，手動全開閥門，模擬量反饋約50%(11mA)。

由于自由狀態(tài)時，執(zhí)行機構(gòu)與閥板脫開，閥板依靠蒸汽壓力與閥板自重來開關(guān)，此時執(zhí)行機構(gòu)位置不變，為準確反映運行中閥板實際位置，本次改造已增加閥板模擬量反饋信號(4～20mA)。由于閥板實際最大開度為45°，模擬量電位器是以90°作為計量單位的，當(dāng)閥位輸出50%信號時，閥板全開。

3 結(jié)語

改造后，超高排逆止閥正常運行近三年，期間未再發(fā)生閥門開關(guān)卡澀現(xiàn)象。實踐證明，超高排逆止閥改造成功，為其他同類型機組超高排逆止閥卡澀處理提供參考。