超超临界1000MW 等级汽轮发电机组国产液动三通阀运行故障分析与治理

马长亮 杨旭辉

（大唐三门峡电力有限责任公司，河南 三门峡472143）

1 设备概况

大唐三门峡电力有限责任公司5 号机为上海汽轮机厂生产的N1000-28/600/620 型超超临界凝汽式汽轮发电机组，汽轮机采用单列高加，配套华夏阀门有限公司F763Y-2500SPL NPS26 型高加液动三通阀。（附：图1 高加液动三通阀结构简图；表1 高加液动三通阀参数）

图1 高加入口三通阀

表1 高加进出口三通阀技术参数

2 运行中出现的故障

大唐三门峡电力有限责任公司5 号机1000MW 机组于2017 年1 月5 日正式投产，2017 年6 月14 日启动过程中出现当给水压力大于20MPa 时高加液动三通阀快关阀无法开启，气动执行机构开启力不足，强行开启快关阀后，出现入口三通阀无法关闭，手动强关高加入口液动三通阀切除旁路时有较大碰撞等问题。

3 原因分析

3.1 高加液动三通阀所配气动快开阀气动执行器在制造厂内试验时，当试验压力在39MPa 时开关灵活，无一次出现不能打开现象，证明阀门的推力与气动执行器推力相匹配，厂内试验只是执行器弹簧短暂受压和弹伸，实际运行工况下，执行器弹簧长期处于压缩状态，弹簧疲劳损坏，输出力明显减小，不能满足阀门开启推力要求，阀门20MPa 以上无法开启。

3.2 制造厂内试验压力在3-5MPa 时阀门自由缓慢开关，阀门开关无碰撞声，由于实际运行工况下，阀门切换时系统压力大于18MPa，阀杆开关速度极快，阀门阀瓣上密封面与上阀座发生碰撞接触。

3.3 入口液动三通阀活塞缸腔进异物，造成活塞卡涩。

4 阀门解体检查情况

高加液动三通阀解体检查，发现三通阀活塞缸表面冲刷严重，并且有大量杂物，确定高加液动入口三通阀无法关闭原因为活塞腔冲刷后，焊渣进入活塞与活塞腔结合面之间，造成阀门卡涩。

图2 高加入口三通阀活塞腔

检查活塞腔冲刷原因发现为高加入口三通阀针形控制阀管道接错，按配合图纸针形控制阀管道应接至高加旁路管道上，就地实际接在了高加给水入口管上，由于三通阀活塞下腔为高加旁路管道压力，而三通阀活塞上腔上水控制阀管道接错，为高加入口压力，由于单列高加组存在0.3-0.6MPa 压损，造成三通阀活塞上下腔承受高加系统的压差，运行中由于压差作用，介质不断冲刷活塞腔，造成活塞壁冲刷损坏，阀门卡涩。

图3 高加三通阀系统图

5 治理方案

5.1 气动快开阀维修方案：将原气动执行器更换为双作用气动执行器，保证阀门在任何工况均可正常动作。

5.2 将原接错管道改接至高加旁路管上，保证三通阀活塞上下腔压力相等，防止活塞腔冲刷。

5.3 高加液动三通阀维修改造方案：将高加三通阀活塞上腔注水孔由30mm 缩小至2mm，高加三通阀盖上设计了活塞上腔注水孔，阀门解体检修时用堵头把此孔堵住并在端面封焊，防止堵头脱落（见附图）。采用手动控制阀向活塞上腔注水，通过现场调试，适当控制手动控制阀的开度可分别控制高加三通阀的关闭（切高加）时间，防止阀门关闭过快，造成系统冲击。

设备改造后试验结果如下：

（1）当阀盖注水孔未堵塞，手动控制阀保持开启，三通阀全关速度1 秒。

（2）当阀盖注水孔堵塞，手动控制阀保持开启，三通阀全关速度大2 秒。

（3）当阀盖注水孔堵塞，手动控制阀保持关闭，三通阀全关速度大3.5 秒。

可见当阀盖注水孔堵塞，手动控制阀保持关闭时，三通阀关闭时间明显增加3 倍多，关闭速度降为原来1/3，冲击能量减为原来1/9 ，能明显减小系统冲击，通过适当调整手动控制阀开度，控制三通阀关闭时间。

5.4 为了高加给水液动阀控制系统更加安全和调试方便操作，在给水出口液动阀的快开阀排放管系上增加安装一只手动隔离阀（见系统图），手动隔离阀关闭时可以在线检测高加入口液动三通阀切换高加的可靠性，并且能同时保证机组的安全运行。当机组正常运行时手动隔离阀始终保持开启位。

图4 高加三通阀上腔注水孔改造图

图5 高加三通阀上腔注水孔改造实图

图6 高加三通阀改造系统图

5.5 控制锅炉给水品质，保证系统清洁度，防止异物进入活塞腔。

6 结论及建议

大唐三门峡电力有限责任公司1000MW 机组单列高加国产三通阀改造后，运行中进行高加切换实验，三通阀动作灵活可靠，系统切换正常。