燃油三用阀泄漏原因分析与研究

何忠财

(辽宁华电铁岭发电有限公司，辽宁 铁岭 112000)

0 引言

锅炉燃油系统的三用阀是一种多功能的组合阀门。它同时控制油和蒸汽两种介质，对锅炉点火油枪进行不同工况的控制，它具有油汽同时关闭、油汽各通、油路和汽路全通汽(吹扫)3种工况和相应的信号输出。在300 MW火力发电机组普遍应用的三用阀，在运行过程中由于密封材料选择不当、原结构上存在的一些不足、炉前雾化蒸汽压力高等因素，导致锅炉燃油三用阀经常发生油侧、汽侧泄漏，影响了机组的安全经济运行。

1 原因分析

1.1 密封材料选择不当

300 MW机组燃油系统是由供给点火和暖炉用油喷嘴的燃料油管路系统组成，本系统由12支油枪(配Y型蒸汽雾化喷嘴)通过12台燃油三用阀的开、关、吹扫来最终完成锅炉的正常点火启停。由于燃油三用阀的油侧、汽侧的法兰及汽侧阀座的密封垫片一直采用聚四氟乙烯垫片，该聚四氟乙烯垫片设计的最高使用温度为250 ℃，而燃油三用阀的最高吹扫温度为329 ℃，长期运行以后，容易使密封垫片老化、变形，密封效果失效，造成燃油三用阀出现内部、外部漏油、漏汽现象[1]。

1.2 燃油三用阀原结构存在的不足[2-3]

(1)燃油三用阀的执行器采用液压式执行器，其提升力小，遇有突发情况开关缓慢。

(2)燃油三用阀油侧阀座与阀体采用螺纹连接，由于阀座采用的材质(2Cr13)与阀体螺纹的材质(锻造20G)不同，膨胀系数也就不同，长期运行以后就会因金属热膨胀不同及阀门开、关时产生的振动使阀座松动，从而造成燃油三用阀油侧内部漏油现象。

(3)燃油三用阀油侧阀杆的开、关是靠弹簧的作用力来实现的，原弹簧为碟簧，材质为65Mn，长期运行以后由于油质差使簧片腐蚀严重，易变形、失效，从而减小了阀杆的提升力，易造成阀杆卡涩、损坏，使油侧出现内漏现象。

(4)燃油三用阀油侧阀瓣是组件，材料分别为1Cr18Ni9Ti和聚四氟乙烯，长期运行后聚四氟乙烯老化变形，失去弹性，严重的被蒸汽冲刷掉，从而造成阀瓣处漏油，造成油侧内部泄漏。

(5)燃油三用阀油侧法兰与阀杆导向套为分体式，导向套与法兰之间用聚四氟乙烯垫片密封，长时间运行后难拆卸，同时还造成油侧外部泄漏现象。

(6)燃油三用阀汽侧阀瓣与油侧原阀座密封面的倒角均为45°，阀座与阀瓣之间的密封面较宽，密封效果差，运行一段时间容易发生燃油三用阀汽侧、油侧内漏现象。

1.3 炉前雾化蒸汽压力高

燃油三用阀工作时使用的蒸汽取自汽轮机侧再热蒸汽冷段，靠电动调节阀门开度调节其流量及压力，当燃油三用阀汽侧存在轻微泄漏时，由于燃油三用阀雾化蒸汽压力在负荷300 MW时达到3.0 MPa，而燃油三用阀工作压力为2.32 MPa，长时间的高压高温蒸汽冲刷会造成燃油三用阀汽侧阀瓣密封面损伤，造成三用阀汽侧内部泄漏。

2 改进措施

2.1 选择合适的密封垫片

根据燃油三用阀的最高工作温度329 ℃，选用了密封效果好的金属齿形复合垫片，垫片材质为0Cr19Ni9Ti,在齿形垫片表面镶嵌石墨，因此该垫片耐高温、密封效果好、使用寿命长(一个大修期)，在燃油三用阀的上下法兰、阀座与阀体结合面更换上该金属齿形复合垫片，从根本上解决了燃油三用阀结合面密垫片老化和失效的问题。

2.2 采用气动执行器

针对燃油三用阀执行器出力不足的问题，将原液压式执行器更换为气动执行器。更换后气动执行器提升力增大，使阀瓣与密封面之间密封效果更佳，同时气动执行器开关速度更快(开启和关闭速度为2.5 s)，避免突发情况时燃油三用阀开关缓慢的问题。

2.3 油侧阀座与阀体一体化

原燃油三用阀阀座与阀体采用螺纹连接，现采用一体化连接方式，将其原燃油三用阀油侧阀座拆除，在原阀体与阀座连接处用手工电焊进行堆焊，堆焊材料为ECoCr1硬质合金，堆焊后对密封面进行车削，加工后的密封面硬度(洛氏硬度为42～50)和粗糙度均能满足密封要求，油侧阀座与阀体一体化后能够解决阀座与阀体材质不同产生阀座松动，密封效果不好问题。

2.4 采用圆柱螺旋弹簧

燃油三用阀油侧阀杆处为碟型弹簧，现采用普通圆柱螺旋弹簧，更换圆柱螺旋弹簧后，弹力较碟簧有了大幅度的提高，增加了阀瓣与阀座之间的预紧力，密封效果更好。圆柱螺旋弹簧材质采用50CrVA，该材质不仅具有较高的抗疲劳强度，还能耐高温、耐高应力。

2.5 改变油侧阀瓣与阀杆结构形式

原燃油三用阀油侧一体式阀杆阀瓣如图1(a)所示，现将油侧的阀杆与阀瓣分体加工，分体式阀杆阀瓣如图1(b)所示。加工后阀瓣与阀杆之间有微小的间隙，具有自动调心功能，即使在安装阀瓣与阀座的同心度有一些误差，燃油三用阀开关两次，该阀瓣就可以自动调整与阀座之间的密封线 ，密封性能更好。

图1 阀杆阀瓣

将三用阀油侧法兰与油侧阀杆导向套做成一体式，保证阀杆在使用中与密封面的同轴度，油侧阀杆阀瓣检修时便于拆卸，同时也减少了导向套与密封面情况。

2.6 调整阀座密封面角度

将燃油三用阀汽侧与油侧阀座的密封面的倒角加工成30°，将其密封面的宽度减少一半，使其与阀瓣之间的密封更加合理，从而消除了阀座密封面与阀瓣密封面之间产生的泄漏问题。

2.7 降低炉前雾化蒸汽压力

运行人员加强监视炉前雾化蒸汽压力，当炉前雾化蒸汽母管压力高于1.5 MPa的情况下，调节电动调节阀开度时，打开雾化蒸汽管路上的疏水阀，保证炉前雾化蒸汽压力值小于1.5 MPa，从而有效地解决燃油三用阀汽侧由于雾化蒸汽压力高而造成内部泄漏问题。

3 改造后效果

通过更换燃油三用阀密封材料、改变燃油三用阀油侧阀瓣的结构形式、降低炉前雾化蒸汽压力等措施，消除了锅炉燃油三用阀内漏、外漏现象，实现了燃油系统的稳定运行。通过2年来的运行，#1，#2，#3，#4锅炉燃油三用阀汽侧阀座损坏、油侧阀杆卡涩及密封面泄漏问题彻底得到了解决，实现了锅炉燃油系统的稳定运行。

4 结束语

在锅炉燃油系统中燃油三用阀由于密封材料选择不当、原来结构存在一些不足、炉前雾化蒸汽压力高造成的泄漏问题，通过选择合适的密封垫片、完善原来结构上一些不足、降低炉前雾化蒸汽压力等措施，燃油三用阀的泄漏问题已得到解决。随着科学技术的进步，燃油三用阀会更加完善、科学、合理。