發(fā)布于:2019/8/2 9:41:51 點擊量: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300MW發(fā)電機組的鍋爐部分,過熱器一級、二級減溫水調(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 一級減溫水 | 過熱器 二級減溫水 | 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 | ANSI IV | ANSI IV | ANSI V |
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,火焰偏上,導(dǎo)致該廠過熱器減溫水投水量大,閥門頻動,閥門一直處于長期工作的情況,就顯得疲于應(yīng)付,從而出現(xiàn)內(nèi)漏、系統(tǒng)無法投自動等狀況。
2、再熱器減溫水壓差比較大,閥門長期處于小開度運行、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,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)的維護工作量。
原閥門設(shè)計結(jié)構(gòu)分析
1、套筒籠式單級節(jié)流閥籠開小孔調(diào)節(jié),閥芯上下移動改變流通面積進行流量調(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,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;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,將閥座環(huán)以周向點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,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)計方案
過熱器減溫水
1、閥門采用多級套筒結(jié)構(gòu),提高降壓等級。
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),修補調(diào)節(jié)特性。
3、閥芯設(shè)有進口蓄能密封環(huán)可保證閥門達(dá)到ANSI V泄漏標(biāo)準(zhǔn);且閥芯上加多個節(jié)流槽,以改善防卡機能。
4、閥桿變細(xì),減小摩擦力,防止閥門過調(diào)。
5、上閥蓋加長,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,方便修復(fù)及更換。
過熱器減溫水結(jié)構(gòu)示意圖
再熱器減溫水
1、針對該閥重新計算CV值并選型;
2、采用平衡式串級閥芯,降壓等級高,減小不平衡力;
3、加長行程,閥籠配合閥芯全行程調(diào)節(jié),提高調(diào)節(jié)精度;
4、加進口蓄能密封環(huán),關(guān)斷嚴(yán)密,達(dá)到零泄漏等級標(biāo)準(zhǔn);
5、表面硬化處理,硬度可達(dá)到HRC70左右,延長使用壽命。
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減溫水、過熱器二級減溫水、再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥各兩臺,共6臺。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21臺。
案例二:山西某發(fā)電廠 2×600MW超臨界機組
原閥門參數(shù)和結(jié)構(gòu)示意圖
1#機過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥原采用某進口知名品牌,先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)。
閥門參數(shù)為:
規(guī)格 | DN100 |
設(shè)計溫度 | 290℃ |
設(shè)計壓力 | 31.6MPa |
流量 | 62t/h |
閥前壓力 | 27.2MPa |
閥后壓力 | 25.89MPa |
流向 | 側(cè)進下出 |
原閥門現(xiàn)場問題反映
1、長期存在振動嘯叫現(xiàn)象。當(dāng)閥門處于12%~26%開度時,振動嘯叫尤其嚴(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)進下出,閥芯閥座密封面直接應(yīng)對高能流體。閥內(nèi)件無閥籠設(shè)計,且閥門使用一段時間后配合間隙變大,從而導(dǎo)致閥門振動產(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,沒有避免小開度運行的特殊設(shè)計,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級泄漏。但由于缺少對密封面的保護措施,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)人員針對雙方確認(rèn)后的現(xiàn)場運行參數(shù)進行重新計算選型,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、采用了三級套筒式結(jié)構(gòu)設(shè)計。該結(jié)構(gòu)既可滿足所要求的最大流量,同時又能實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。對閥門的等百分比調(diào)節(jié)特性進行修正,延長閥門的使用壽命。
改造效果
該廠過熱器二級減溫水自2015年11月投用至今,近2年運行時間的考驗,現(xiàn)場反饋,由于增加了調(diào)節(jié)級數(shù),優(yōu)化了調(diào)節(jié)特性曲線,完全適應(yīng)自動控制要求。閥門零開度時關(guān)斷嚴(yán)密。
減溫水閥門的現(xiàn)場流量示意圖
案例三:陜西大唐某發(fā)電有限公司 4×600MW亞臨界機組
現(xiàn)場問題
2012年,該廠因需要采購減溫水前截止閥,我公司去現(xiàn)場進行技術(shù)交流,并應(yīng)客戶要求,給出截止閥的技術(shù)方案。當(dāng)時沒有更多的系統(tǒng)問題反映。
我們的分析和判斷
對運行方式的了解
在現(xiàn)場技術(shù)交流過程中,我們發(fā)現(xiàn),該廠的一、二級過熱器減溫水,因為流量不夠,運行上想辦法,采用將給水主調(diào)門開至14%運行。此時在保證給水量的同時,提高了減溫水壓力,強行增大了一、二級過熱器減溫水調(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,長期憋壓運行,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)長期小開度運行,副調(diào)頻繁調(diào)節(jié))。
重新計算選型
現(xiàn)場提供參數(shù)后,經(jīng)過我公司專業(yè)人員重新選型計算后,我們給出以下建議:
一級減溫水應(yīng)選Kv=120 喉口建議Φ85,
二級減溫水應(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Kv≈20,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)場勘查
經(jīng)現(xiàn)場勘查發(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)場加了變徑管,縮小了內(nèi)徑。原來系統(tǒng)設(shè)計沒有問題,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),同時增大隔離閥通徑,一級減溫水采用DN100的截止閥,二級減溫水采用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,并對其過熱器一級減溫水閥內(nèi)件進行改造修復(fù),2013年更換了過熱器二級減溫水后,徹底解決了原系統(tǒng)存在的問題。
我們對此類閥門的理解
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):亞臨界機組鍋爐過熱器系統(tǒng)一般設(shè)置兩級噴水減溫,超臨界機組設(shè)置三級噴水減溫。總減溫水量一般都在最大蒸發(fā)量的8%左右,一級粗調(diào)、二級或三級作為主蒸汽氣溫的微調(diào),通過二三級減溫噴水的精確控制,保證末級過熱器出口蒸汽溫度在額定值,因此對減溫水調(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)濟性的要求更加嚴(yán)格,近年來大機組的減溫水投放量都很少,因此對閥門的調(diào)節(jié)精度有了更高的要求。
(3)再熱器冷端進口管道: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,泄流等級要求高,對結(jié)構(gòu)設(shè)計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,閥前壓力相對較低,閥門前后壓差相對較小,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級泄露標(biāo)準(zhǔn)及超高的調(diào)節(jié)精度,因此該閥門設(shè)計加工難度很大,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
2.閥門振動導(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,造成小開度運行,易沖刷密封面且難以實現(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。
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,最初采用的是串級式多級節(jié)流結(jié)構(gòu),堪稱當(dāng)時的減溫水閥門設(shè)計典范,大量應(yīng)用于300MW、200MW、125MW的亞臨界機組。近些年來,又研發(fā)出套筒式、多級套筒式、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)對現(xiàn)場不同工況要求。即使如此,我們還經(jīng)常感到力不從心。
在亞臨界機組到超臨界機組的發(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)計理念進行徹底轉(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%開度時上下串動,并且流量調(diào)節(jié)不穩(wěn)。2012年10月我們進行了第二次改進,重新計算選型。第二次改造后運行至今,調(diào)節(jié)精度高,關(guān)閉嚴(yán)密。
隨著發(fā)電廠容量的增加,自動化控制水平的提高,客戶對減溫水閥門的要求也越來越高。我們在為客戶服務(wù)的過程中深深體會到,鍋爐減溫水調(diào)節(jié)閥這一產(chǎn)品,更加需要現(xiàn)場各種參數(shù)做計算和設(shè)計方案的支撐,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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