汽轮机高压旁路阀前加装电动闸阀可行性研究

张成智

摘 要：某电厂汽轮发电机组为哈尔滨汽轮机厂生产的CLN600-24.2/566/566（CH01）型超临界、中间再热、三缸、四排汽凝汽式汽轮机。该汽轮机采用高压旁路和低压旁路二级串联旁路系统。高压旁路（30%BMCR）由高压旁路阀（CCI- HBSE 160-250型）、喷水调节阀、喷水隔离阀组成。高压旁路阀驱动执行器选用双动活塞式气动执行器。

关键词：汽轮机；高压旁路阀；研究；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.039

2006年该机组相继投产至今，两台机组高压旁路阀一直存在不同程度内漏现象，期间虽经多次解体检修处理，但内漏问题一直没有得到有效改善。

1 改造的必要性

1.1 进行的必要性

高旁内漏使机组热耗率增加，对机组经济性影响较大（经计算，该机组高旁每漏汽1t/h，热耗率升高约4.4kJ/kWh，煤耗率升高约0.17g/kWh），长期存在内漏对机组安全性也将带来严重安全隐患。解决高压旁路阀内漏，不但可降低汽轮机热耗，而且将提高机组在启动以及运行过程中的安全性。

1.2 调查研究的主要依据、过程及结论

通过对同类型机组所采用相同型号高压旁路阀使用情况调查了解获知，其泄漏情况都基本相似，且均没有很好的解决办法。距该公司较近的华能某电厂#1-4机均采用的是同型号高压旁路阀，其内漏至今也没有解决。针对该问题同同类型机组厂家相关技术人员多次电话交流，普遍认为对高压旁路阀重新选型进行更换其费用相当可观，也不太现实，唯有就是在高压旁路阀前加装一电动闸板阀，即在机组启动过程中电动闸板阀全开，由高压旁路阀参与调解控制主蒸汽温度和压力，待机组启动并网高压旁路阀关闭机组稳定运行后再将电动闸板阀关闭以达到消除内漏之目的。此方案理论上讲是比较简易可靠地，重点在对电动闸板阀的选型上要足够慎重，主要满足主蒸汽压力、温度、流量、流速等运行参数需要，同时在阀体材料选用上应满足接管材料需要。

该机组其高压缸压力排放阀结构同高压旁路阀结构非常相似，机组投运后也长期存在内漏问题，由于也是外购件其备件费用也相当可观，自行修复难度技术也相当大，为此该公司分别在2008年06月和2009年06月利用机组C级检修机会在高压缸压力排放阀前各加装了一台电动闸板阀，其内漏问题彻底解决。经初步了解，目前在国内600MW超临界机组高压旁路阀前加装电动闸板阀还没有实施范例，但同重新选型更换旁路阀，或是自行修复技术的复杂性比较，选择加装电动闸板阀较更换其费用可降低1/3，自行修复的技术难题以及发生的费用等可完全避免，且有高压缸压力排放阀前加装电动闸板阀的成功先例，故选择在高压旁路阀前加装电动闸板阀的方案是安全的、可靠的方案。

1.3 原系统或设备的基本情况

（1）拟进行的系统或设备的基本情况说明。汽轮发电机组（600MW）高压旁路系统，高压旁路（30%BMCR）由高压旁路阀、喷水调节阀、喷水隔离阀组成。高压旁路阀驱动执行器选用双动活塞式气动执行器。

（2）系统或设备简述：投产日期2006.06

（3）型号： CCI- HBSE 160-250型

1.4 存在的主要问题

高压旁路阀长期存在内漏现象，造成机组热耗率增加，给机组的安全运行带来重大隐患。

1.5 需要通过技术改造解决哪些问题

通过在高压旁路阀前加装电动闸板阀，彻底消除机组运行期间高旁阀内漏问题，降低汽轮机热耗，消除机组安全隐患。

2 高压旁路阀泄漏原因分析

通过多次解体检修对内漏原因分析认为，该型式高压旁路阀在密封结构设计方面存在一定不合理性是造成泄漏的主要原因。

（1）高压旁路阀座为可拆卸式园环，靠一石墨密封环同阀体之间进行密封，一旦存在密封面损伤，虽然拆卸较为方便，但密封面冲刷后的补焊工艺，热处理工艺要求极高，否则极易引起阀座变形造成永久损伤而无法修复。

（2）该型高压旁路阀其入口笼罩与阀体、阀芯之间均各靠一石墨密封环相互密封，特别是阀芯与入口笼罩之间不但依靠石墨密封环将阀芯进出口上下分隔，而且阀芯在开关调节时在笼罩内还要上下移动，进而又增加了该两者之间密封环的密封效果，如果系统管道内部存在焊渣等异物被汽流带至笼罩与阀芯之间，此时如果旁路阀动作调节，极易造成笼罩内壁密封面拉伤，进而造成阀芯上下腔室导通形成内漏。

（3）高压旁路阀入口笼罩内壁损伤其修复难度相当大，补焊工艺掌握不当，极易造成应力变形进而破坏其同心度，同心度偏差将直接造成阀芯与阀座之间密封线不能完全吻合，进而造成泄漏。

由于高旁阀为整体外购件，其部件价格相当昂贵，更换处理几乎不太可能。综合考虑其部件修复技术难度大，费用高，以及整体更换可能性有非常小此双重矛盾后认为，在高压旁路阀前增加一电动闸板阀是解决高旁阀内漏最有效、最简易的解决办法。

3 选择加装电动闸板阀方案的可比性

通过我们初步了解，截止目前还没有信息反馈证实在600MW超临界机组高压旁路阀前加装电动闸板阀的实施范例，也有很多发电企业技术人员向我们了解加装电动闸板阀的情况，说明高压旁路阀内漏也是困扰诸多企业安全生产的普遍问题，同时也说明解决该问题应该存在一定难度。通过我们近段时间调研论证认为，重新选型更换旁路阀，或是自行修复技术的复杂性比较，选择加装电动闸板阀较更换其费用可降低1/3，自行修复的技术难题以及发生的费用等可完全避免，且有高压缸压力排放阀前加装电动闸板阀的成功先例，故选择在高压旁路阀前加装电动闸板阀的方案是安全的、可靠的方案。

3.1 预期达到的效果

彻底根治高压旁路阀内漏问题，降低汽轮机热耗，消除机组安全隐患。

3.2 经济效益分析

消除高旁內漏可降低机组热耗率，经计算该机组高旁每漏汽1t/h，热耗率升高约4.4kJ/kWh，煤耗率升高约0.17g/kWh。解决高压旁路阀内漏最主要目的还是消除重大安全隐患。

4 结论

选择加装电动闸板阀较更换其费用可降低1/3，自行修复的技术难题以及发生的费用等可完全避免，且有高压缸压力排放阀前加装电动闸板阀的成功先例，故选择在高压旁路阀前加装电动闸板阀的方案是安全的、可靠的方案。