火电厂高压阀门泄漏故障案例分析

向金金

（广东大唐国际潮州发电有限责任公司，广东潮州 515723）

0 引言

火力发电厂高压阀门能够控制电厂管道系统中的介质流通、阻断以及调节流量，有的阀门还可以起到保护管道、压力容器的作用。高压阀门的泄漏位置往往会出现在阀杆填料、阀门法兰结合密封面、阀盖以及阀体的连接区域，有时还会出现在阀体上。一旦阀门出现长期的泄漏，不仅会造成阀门本身进一步的损坏，还会导致运行工况不稳定，造成流体介质出现严重的能量损耗。如果是主再热蒸汽系统、给水系统等关键区域出现严重的泄漏，还会造成电厂发生非计划停机事故，导致发电成本上升。如果是高温高压蒸汽或有毒气体泄漏，甚至会威胁到电厂职工的生命安全。本文选取了某电厂的两起典型高压阀门泄漏故障案例，从阀门结构上分析泄漏产生的原因并提出相应的预防措施。

1 填料选择不当及压紧力矩不足导致高压调阀填料压盖处泄漏

1.1 故障发生的过程及处理经过

某电厂1#机组过热器A 侧一级减温水管路上依次布置有一级减温水调门前电动门，减温水调门、减温水调门后手动门。2019 年12 月20 日，过热器A 侧一级减温水调门盘根处大量呲水（图1）。关闭过热器A 侧一级减温水调门前电动门及减温水调门后手动门，系统无法隔绝，调门仍不断漏水。

故障处理经过：12 月20 日9：00，密封人员到达现场对1#炉A 侧过热器一级减温水电动调节门盘根漏水进行处理，注胶至漏水现象消失后。因汽温调整需要，将阀门手动开至20%后继续注胶密封，并将阀杆与填料压盖焊接固定，保证该调门长期维持在20%开度，待机组检修时再做彻底处理。

1.2 泄漏产生的原因

经调查，2019 年11 月，1#机组检修时，在回装阀门填料的过程中，检修人员在紧固填料压盖两侧螺栓时稍微有些吃力，便用以往的经验判断其已满足要求。填料压盖不紧、偏斜，造成阀杆与填料接触不好、间隙偏大，机组启动后填料遭受持续的冲刷导致泄漏，是发生阀门盘根漏气的直接原因。盘根材料、尺寸与现场不匹配，在高压介质的作用下填料密封性能下降，阀门盘根产生漏汽可能是本次异常发生的原因。

1.3 预防措施

为防止类似事件再发生，规范检修作业程序及备品配件检验程序，从阀门填料的密封机理和检修过程控制入手，制定出阀门检修填料更换的要求及注意事项。

（1）检修和更换填料时阀门填料应全套更换，不允许只更换个别层填料。

（2）用盘根取出器掏出填料函内旧填料时，要注意盘根取出器不能刮伤阀杆和填料函表面，并做好填料函内部的清理工作。

（3）如果检修项目需要更换阀门的填料，需要同步检查阀杆与填料接触的表面，不能出现表面有拉痕、麻坑、脱皮或腐蚀等现象，必要时还需检查填料函的内壁光滑程度。

（4）阀杆的弯曲程度需要控制在0.20 mm 以内。

（5）新填料需要保持完整，不能出现损坏、变色、松弛等状况（预压过的填料）。采用新填料时，应当提前在阀杆和填料函中安装一次，检查相对应的填料外形以及规格尺寸符合要求。填料内径要求：①检查编织填料内径与阀杆的直径或填料外径与填料函内径之差（＜0.5 mm）；②膨胀石墨填料内径与阀杆的直径或填料外径与填料函内径之差（＜0.20 mm）。

（6）工作人员应对新填料备件以及所拆下的旧填料条数、材料进行确认，确保数量、材料相同，否则应当查明原因。

（7）对于高压阀门，尽可能使用成型的填料、不用切口型。

（8）填料组件装入填料函中时应一层一层地装入，并保证每层都装到底，可以使用填料压盖来压填料达到此目的，禁止采取把填料组装入整体下压的行为。

（9）填料环在填料函中的有效高度为阀杆直径+15 mm，密封压环插入填料函深度一般为5 mm。

（10）压紧填料应采用力矩板手，紧固时对称对螺栓进行紧固，紧固过程中随时观察填料压盖的平行度防止紧偏，分段施力，最后达到规定力矩。力矩应按照图纸或者厂家提供有填料压紧力矩执行。

（11）更换填料后，阀门需要进行手动（气动或电动）试验，检查填料是否过紧，有无异响或抖动等现象。

图1 减温水调门泄漏位置

2 VOLK（沃克）压力自密封闸阀阀体与支架结合面泄漏

由于进口阀门在设备可靠性、检修维护量上具有一定优势，因此在火力发电机组尤其是超临界机组上广泛应用，进口阀门品牌包括VOLK、CROSBY、Fisher 等。在进口阀门厂家提供的资料不足的情况下，如果有进口阀门外漏，需从阀门结构上入手，分析解决方案。

2.1 故障发生的过程及处理经过

某电厂3#炉炉水循环泵过冷水管路调节阀为VOLK 压力自密封铸钢闸阀，压力等级为CLASS 2500，阀体材料为A216-WCB。该阀门从2018 年起发生外漏，外漏位置及结构如图2所示。

因未找到阀门外漏的根本原因，3 次停机对阀门解体检修都是更换图2 中的密封圈，但是均在机组启动一段时间后便会再次发生泄漏。机组启动、停机过程中需对该阀门进行操作且机组运行期间无法隔离，该阀门处高温高压（压力与锅炉工作压力一致，锅炉运行时该阀正常状态为常开），存在人员烫伤、高处坠落等风险，分析阀门外漏的根本原因并解决变得迫在眉睫。

图2 阀门阀体支架结合面泄漏示意

2.2 泄漏产生的原因分析

该阀门为自密封阀，其工作原理是：自密封楔式闸阀在阀杆密封处采用填料外密封与内压自密封相结合的密封结构，可以确保介质不泄漏；阀杆外密封采用聚四氟乙烯或O 形圈填料，用填料压盖压紧；内压自密封结构在介质的作用下产生向上压力，介质压力越大，密封力越大。该种结构适用于高压介质。

2019 年7 月机组临停检修时，阀门解体后通过与阀门结构图进行一一比对，发现阀门中没有图2 中的垫圈且密封圈由设计时的不锈钢圈已在以前的检修中被更换为石墨圈。依据自密封阀门的工作原理，VOLK 压力自密封铸钢闸阀的内压自密封结构由支架、垫圈、密封圈组成。如果垫圈丢失、漏装，则阀门支架与密封圈之间就会存有一定间隙，当系统压力上升以后，密封圈向上移动但与支架无法形成内自密封。在本案例中密封圈材质还被变更为石墨，系统升压后向上移动过程中易被挤碎，与阀门在前三次检修中只更换了阀门密封圈，机组启动一段时间后便会再次发生泄漏的实际相符合。

处理方案：在密封圈上涂抹红丹、将支架装入，支架与密封圈接触面未能接触到红丹，进一步验证了阀门支架与密封圈之间存有一定的间隙，需加装垫圈；结合该阀由于上部螺纹锈蚀导致支架与自密封间隙进一步变大等原因，测量出支架能够拧入的距离a，支架要与密封圈接触应拧入的距离b，则需加工的垫圈厚度h=b-a。按照计算出来的垫圈厚度，在密封圈与支架之间增加上加工回来的垫圈，起到减小间隙防止密封圈跑位或挤压变形的作用。新加工垫圈回装后，机组启动，阀门外漏缺陷彻底消除。

2.3 预防措施

针对压力自密封闸阀阀体与支架结合面泄漏，不应根据以往检修经验武断为自密封圈质量不行、安装不到位等，应从自密封原理出发，在检修中采取相应的检查手段及预防措施。自密封闸阀泄漏可能是由下列原因中的一种引起的：①阀芯和自密封圈内部的密封可能出现隐患，如存有异物卡涩、密封面遭受介质的腐蚀和冲刷等；②阀盖和垫片之间的密封可能出现隐患，包括由于腐蚀和冲刷所造成的阀体壁外部存在缺陷、阀盖的失圆或者密封表面的金属受损，如表面裂缝、伤口或金属的不均匀性等。

因此，阀门回装过程中，应该使用力矩扳手预紧紧阀盖的双头螺栓，在现场推荐如下步骤：

（1）检修期间将阀盖螺栓冷紧到位，机组启动带负荷后把阀盖螺栓再热紧一次防止泄漏。

（2）螺栓紧固前应涂抹抗咬合脂进行润滑，保证螺栓紧到位。如果自密封阀门在运行中发生泄漏，可以先紧固阀盖螺栓（图2）来提高阀门自密封性能。如果紧固无效，则需隔离系统进行解体维修，对于自密封阀门，每次检修都必须更换自密封圈。需要注意的是，自密封圈是由较软的镍合金钢作为主要合成材料的，工作人员检修时应小心操作，防止自密封圈损坏。

3 结束语

火电厂在运行过程中，高压阀门的泄漏以盘根、自密封圈、阀体和密封面发生泄漏为主，而且大多数重要的阀门在运行中还无法进行隔离检修，这直接影响到机组运行及人身安全，因此必须要重视高压阀门的检修。

阀门检修期间，应当依照阀门的种类采取相应的解体检修措施，严格执行验收签证手续，对于多次泄漏的阀门应进行针对性的研究，尤其是进口阀门，要结合设备图纸进行分析，利用有效的方式予以维修。同时，相关工作人员要提高对设备结构的熟悉程度，保证检修效率和质量。只有各个系统的阀门稳定、可靠运行，才能确保机组的安全、稳定、高效运行。