曾宪忠1，周天旺2
1.国家电投集团江西电力工程有限公司 江西南昌330096；2.国家电投集团江西电力有限公司 江西南昌 330096）
摘要：某公司三期2×640MW机组汽泵再循环调节阀为美国 COPESVULCAN（考布斯）公司产品，系统设计是垂直安装。该公司2台机组汽泵再循环调节阀自机组投产以来，先后多次发生卡涩、内漏等现象，制约着给水泵的安全经济运行。本文通过对该阀的设计特点进行介绍，分析了该阀故障产生的原因和处理方法，并对该阀内部构件可进行的局部改进提出了建议。
关键词：汽泵再循环；内漏；分析和处理
1 引言
某公司三期2×640MW汽轮机组由北京北重汽轮电机有限责任公司及阿尔斯通合作生产，机组型号为：DKY4-4N41B型超临界一次中间再热、单轴、四缸四排汽、反动式、纯凝汽式汽轮机。本机组配置两套容量为50%BMCR的汽动给水泵组，每套泵组由HZB253-640型定速前置泵和HPT300-340-6S/27A型变速主给水泵组成。前置泵由单独的电动机驱动，布置在零米；主给水泵由变速小汽轮机驱动，布置在运行层。各泵分别有最小流量保护调节阀，均为美国COPES VULCAN（考布斯）公司产品，阀门安装方式为垂直布置。该公司两台机组自投产以来，4台汽泵再循环调节阀先后发生卡涩、内漏现象。造成阀门零部件损坏，锅炉给水短时不足的状况，严重影响机组的安全稳定运行。据了解，附近其他电厂同类型阀门也多次发生类似情况。本文根据4台阀门的阀内件结构检查，重点介绍了阀门泄漏原因以及检修处理情况。希望能为同类型机组提供参考。
再循环系统：给水泵在规定的小流量值以下运行，必须走再循环，再循环阀门的开启信号一般取自前置泵出口至给水泵进口连接管上的流量测量装置。再循环阀应能在流量小于270T/h自动打开，流量大于600T/H时自动关闭。运行中，再循环阀15s未打开必须设置跳闸保护。
2 内漏现象
2013年12月，该公司#1机AB汽泵再循环调节阀运行中出现内漏缺陷，且阀门卡在13%位置，同年，其他3台汽泵阀门先后于6月、10月和12月发生类似现象，阀门卡在10-40%之间。现场临时通过气动执行机构手轮以及增大气动隔膜室气源压力强行关闭亦无效后，隔离该阀门进行解体检查后发现明显的阀芯、节流衬套、阀座冲刷严重。如图1所示：
图1 阀门解体
3 原因分析
3.1 阀门结构特点
该阀为美国COPES VULCAN（考布斯）公司产品，其设计独特，主要特点如下：
（1）多极套筒阀芯结构具有防气蚀,降噪音,耐冲刷的特点,在大压差条件下,利用逐级降压的方法有效控制介质流速。
（2）双层密封设计,采用独特的双阀塞联动装置,内层阀塞与金属阀座之间形成金属密封, 外层阀塞与软阀座之间形成软密封。在阀门开启及关闭的瞬间,始终以金属密封作为节流作用,从而保护了软密封长期不受冲刷破坏,保证长期密封严密。两阀塞用耐高温及高压的弹簧来实现联动作用,设计巧妙,运行可靠。
（3）由于机组在建成或检修后启动初期,介质中杂质多,容易堵塞和损伤制作精密的阀芯, 因此在阀芯入口处设置滤网保护阀芯,滤网为高强度双层不锈钢网,通流能力为阀门设计最大流量的两倍。此滤网经过长期的实践检验证明对阀芯的保护作用非常有效,避免了不必要的损伤及维护。
（4）该阀的结构设计为流体流动方向从内向外流,这种设计具有非常显著的优点：当阀门处在打开位置时,最小流量阀的结构设计决定了流体是流经阀座之后再进行多级减压的,这样的设计目的是把流体经过阀座时的流速控制在最低限度,减少流体对阀座的冲刷。由于D/C-V最小流量阀结构决定了闪蒸产生在多级减压装置的最后一级的出口, 闪蒸后的流体不经过阀座,故阀座不受汽化后的高速流体冲刷危害。尤其在小开度工况及关闭过程中,这种优势更为明显。另一方面,由于流体流经阀芯时流道逐渐扩大,它的出口流道截面积比阀座环的截面积大得多所以能很好控制最终流速,即在15m/s以内。阀门数据见下表1所示：
表1 CV-考布斯最小流量阀技术规范表
执行机构部分规范
类型 1000隔膜 手轮 顶装 执行机构弹簧 M137613 最大关闭力 31715N
动作方式 气关式 材料 铸钢 弹簧等级 144.5（N.M） 最大开启力 16849N
允许气源压力 0.6 要求气源压力 0.54MPa 弹簧预压缩力 0.056MPa 全行程关闭力 0.2MPa
3.2 阀门内漏分析
该阀设计既然如此合理，为什么经常会卡涩呢？带着这一问题，我们对阀门进行了解体检查，检查中发现：该阀用于固定双阀塞的内六角螺栓断裂，螺栓卡在阀座与阀芯密封面之间，造成阀门无法关闭，由于该阀在低负荷区域频繁动作，但是阀门由于卡涩无法关闭，气动执行机构的关闭力和汽蚀造成阀芯和阀座密封面严重损坏，阀笼等部件损伤严重。由于4台阀门均为固定螺栓脱落、断裂。缺陷的形成有着一致性，因此，我们对该阀结构进行了分析，如图2所示：
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图2 结构图
3.2.1 阀门安装方式
该阀为角式布置垂直安装，由于该阀阀内件安装方式为逐件套装方式，且阀内件多达6件，安装方式依次为变径环+阀座+阀笼+阀塞+导向套+阀盖，由于阀内件重量自然下垂的原因，造成工作人员在安装过程中容易出现某部件偏斜的现象，当阀盖强行紧固后，极易造成部件的压死、卡涩现象，同时形成阀门关闭不严密而内漏。
3.2.2 双阀塞固定螺栓
该阀设计为双阀塞形式，颠覆了传统的预启阀的结构设计，取而代之的是在下阀塞上加工平衡孔（直径1MM左右）的办法。这样可以将阀杆完全固定，从而保证了阀杆与阀塞的同心度，大大降低了阀门开启的阻力。但是双阀塞结构由于需要固定，且固定螺栓较长，如图3所示：
图3固定螺栓
此螺栓采用高强度钢制作，其固定完全依靠上部M8螺纹连接作用，为了防止螺纹脱落，原厂家采用了螺纹上部用电焊局部点焊的方法。但由于该阀在连续调节的时候，此螺栓承受了阀门动作的所有力量，阀塞频繁的活塞运动对电焊处形成了很大的循环疲劳应力作用，造成焊点产生裂纹脱落，进而损坏螺纹，从而造成了整个固定螺栓松脱，脱落螺栓卡在阀座密封面之间，造成阀门卡涩，密封面由于失去密封，高速水流很快将密封面和阀笼嗤蚀。
3.2.3 检修工艺
检修人员在阀门解体、安装期间不能严格按照检修工艺文件执行，阀门零部件清理不干净，或者在安装时不能将各零部件一次完全压死就紧固上盖，造成个别零部件偏斜，也会造成阀门卡涩、内漏状况。但此种现象极少出现。
4 处理建议及预防措施
4.1 利用机组检修时间，在阀门组装过程中严格按要求将容易出现某部件偏斜的现象消除，以减少阀门的开关阻力，降低对阀杆的危害。
4.2 建议改进阀塞固定螺栓的焊接方式
对阀塞进行国产化改造，改造时将固定螺栓顶部螺纹倒角扩大至35～45°，同时将与之连接的上阀塞固定处车出同样的倒角，待固定螺栓旋进后四周完全焊接，从而保证焊接处的连接强度。
4.3 强化检修工艺及监督
在检修过程中，加强工作人员的执行检修工艺的的力度，并强化监督机制，防止出现因零部件安装偏斜造成的卡涩情况。
5 结束语
综上所述，该公司汽泵再循环调节阀卡涩、内漏的主要原因来自于阀门本身的设计缺陷，在对其进行改造加工后，有效的杜绝了类似情况的发生，目前，该公司 4台再循环调节阀先后于2017年5月和 10月改造完毕。改造后的阀门已经连续运行半年，没有发生类似现象。有力的保证了电厂的安全稳定运行。
参考文献
[1]阎志敏.《给水泵再循环调节阀的设计与控制》.中国联合工程公司，2008年3月
[2]张百麟.《阀门泄漏原因分析与优化》.巴陵石油化工设计院，2003年2月
[3]宋建军.《630MW超临界机组给水泵再循环调节阀卡涩处理》.[M].国华电力公司，2009年6月
作者简介：曾宪忠（1963-），男，工程师，本科，主要从事电站服务技术管理工作。
周天旺（1962-），男，教授级高级工程师，硕士，主要从事电站服务技术管理工作。