高压旁路阀常见故障分析及解决防范措施

赵佰千

（陕西德源府谷能源有限公司，陕西榆林 719407）

1. 概述

本机组采用40%BMCR的高低压二级串联旁路系统。高旁为40% 额定容量，低旁为40% 额定容量。高压旁路管道从主蒸汽总管上接出，经旁路阀减温减压后接至低温再热总管，高旁减温水取自给水泵出口的给水母管。

（1）旁路控制系统：汽轮机采用旁路系统，可以有效地降低能耗，增大机组运行的可靠性。

（2）旁路系统的作用：在机组启动期间，加快锅炉和主蒸汽、再热器管道的升温、升压速度，使蒸汽参数尽快地达到汽轮机冲转的要求，缩短机组启动的时间。同时在启动期间还回收了工质、降低了噪音。

（3）汽轮机高压旁路系统：主蒸汽管路和冷段再热蒸汽管路之间，直接由一根连接管连接起来，而高压旁路控制阀位于连接管道上。高压旁路阀用来旁通到高压缸的过热蒸汽，同时该阀将主蒸汽压力减压至再热冷段压力水平。在将主蒸汽通过旁路系统减压到再热冷段之前，其蒸汽温度必须减温至预先设定值。

2. 高压旁路阀常见故障分析（#1机组为例）

2.1 高压旁路阀内漏

（1）气动门关闭压力不足，造成阀门关闭不到位，封闭不严，介质蒸汽通过阀门密封面结合不严之处泄漏至阀门后流向排汽装置。

（2）机组启动期间，蒸汽品质不良，蒸汽中含有氧化皮等微小金属颗粒蒸汽快速高压蒸汽带动下，冲击阀门密封面，使密封面表面受损，造成密封不严阀门内漏。

（3）机组启动期间，高压旁路阀前主汽管道暖管不充分，在高压旁路阀开启期间，管道有大量疏水，汽水混合物通过高压旁路阀，形成“水刀”对阀门密封面造成快速冲刷，结合面受损；机组启动后，关闭高压旁路阀，结合面不严造成泄漏。

（4）机组启动期间，高压旁路阀前主汽管道疏水管阀门开启不及时，造成大量疏水进入高压旁路阀的入口管道，途径高压旁路阀，对阀门密封面造成快速冲刷，结合面受损；机组启动后，关闭高压旁路阀，结合面不严造成泄漏。

（5）高压旁路阀前入口管道与主蒸汽母管间距大于2m，由于入口管道过长，机组启动期间，此段管路产生疏水与蒸汽混合途径高压旁路阀密封面，此管段形成的疏水造成对高压旁路阀密封面冲刷。

（6）主蒸汽的过热度不够。阀前的蒸汽不是过热蒸汽，是湿蒸汽；多次启停机尤其是冬季机组启动时，湿蒸汽在高压旁路阀开度小于15%时对阀芯密封面冲刷严重。

（7）高压旁路阀阀芯、阀座不同心，密封面接触不良。

（8）高压旁路阀限位调整不准确，限位调整时显示为“0”位，实际未到“0”位。

（9）高压旁路阀解体检修期间，阀芯阀座密封面受到机械损伤。

（10）高压旁路阀入口阀笼冲刷，进汽不均，造成阀芯密封面吹损，阀门内漏。

2.2 高压旁路阀出口蒸汽温度无法精确调节

（1）高压旁路减温水喷嘴异物堵塞，无法正常喷水降温，经过高压旁路阀的主蒸汽因无减温水或者减温水流量过低，无法达到通过的主蒸汽降温效果。

（2）喷嘴脱落至高压旁路阀后管道，脱落后来自给水管道的喷水成股流入高压旁路阀，无法真正起到对主蒸汽降温效果。

（3）高压旁路减温水隔离门、调门密封面冲刷或者密封面有异物挤压，造成机组正常运行期间无法关闭严密而内漏，使高压旁路阀后冷再蒸汽过度降温，影响机组热效率，是高压旁路阀后管材急剧降温，降低管材性能。

（4）高压旁路减温水调门调节精度差，不能细致调节，造成开度微量变化，减温水流量偏大或者偏小，无法精确调至合理温度区间。

（5）高压旁路阀入口阀笼冲刷，来自主蒸汽管道的蒸汽不能均匀进入高压旁路阀，造成进入高压旁路阀的蒸汽分布不均，在减温水喷洒时，蒸汽与减温水不能很好地融合降温，造成高压旁路阀出口蒸汽无法精度调节至合理区域范围。

（6）减温水喷嘴入口管道焊缝开裂，造成进入喷嘴的减温水雾化效果不均匀，进一步使进入高压旁路阀的主蒸汽降温不稳定。

2.3 机组启动期间，高压旁路阀噪音大、高频振动（2017年，#1机组为例）

（1）高压旁路阀的出口阀笼起到减压降噪的作用，其长期经受高温高压蒸汽的冲刷，经常出现磨损减薄的问题。高压旁路阀出口一级阀笼碎裂，阀芯、阀座密封面冲刷严重，由于高压旁路阀内部结构改变，蒸汽流经时产生涡流并形成脉动，造成管道产生高频振动，促使管道附件设备连接点产生应力疲劳断裂泄漏。

（2）自机组投运以来多次检修高压旁路阀，阀芯与阀座冲刷严重，结 CCI厂家分析，认为是湿蒸汽冲蚀造成阀芯与阀座冲刷。为解决该问题，2014年5月，在高压旁路阀前1.5m处加装一路76×10疏水管道，同时在高压旁路阀前约7m处加装一只电动闸阀，阀芯与阀笼冲刷问题有所缓解。从搜集到的一级阀笼碎片表面颜色分析，阀笼的破损是逐步损坏，并非全部是本次机组启动过程中破损，湿蒸汽长期冲蚀是造成出口阀笼损坏的一个原因。

（3）调阅2011年检修期间拍摄的照片，对比分析发现一级阀笼焊接发现异常，分析可能是焊缝未满焊或是已出现裂缝，导致阀笼在蒸汽的作用力下脱落损坏。

（4）高压旁路阀运行期间，由于过程振动造成喷嘴脱落，在投入高旁减温水后减温水雾化效果差，整股减温水流入高压旁路阀后，使高温的高旁出口阀笼突然降温，造成高旁出口阀笼金属性能急速下降。加速高旁出口阀笼脱落现象发生。

3. 针对高压旁路阀常见故障解决对策与预防措施

3.1 高压旁路阀内漏解决对策与预防措施

（1）调节增加气动门压缩空气压力一个等级。在确保阀门气缸无漏气或因修复产生缸体变形等其他异常情况下，将气动执行机构进行改造，增加气动执行机构强关手轮，在高压旁路阀气动关闭后再借用强关手轮机构关闭，起到机械关闭＋气源关闭共同合力关闭阀门的效果，提升阀门关闭力。将气动执行机构调研改造成关闭力矩足够的电动执行机构，将气动执行机构调研改造成关闭力矩足够的液动执行机构或者将气动执行机构+液动联合操作。经常检查高压旁路阀气缸区域环境温度情况，保温是否完好，防止环境温度过高加速气缸密封圈老化，气缸上下缸串气或者气缸向外漏气，造成气缸压力不足，一旦发现漏气及时处理气缸密封面确保气源严密无泄漏，用上述方案解决阀门关闭不到位、封闭不严的问题。

（2）在机组检修期间，过热器、主蒸汽管道焊接检修时及时清理管道内部异物，确保管道内部干净无杂物。每逢机组检修时及时清理排汽装置除铁器，排汽装置内部底层异物，防止金属颗粒等在凝结水系统、蒸汽系统，在高压旁路阀开启前及时打开主蒸汽管道母管疏水门、主蒸汽管道左侧、右侧支管疏水门，确保及时将蒸汽管道底部异物通过疏水提前排至排汽装置，最大程度地减少管道内部的氧化皮等微小金属颗粒。化验员及时做好主蒸汽品质化验，及时化验给水、凝结水确保水质合格，汽水品质差时及时采取措施。

（3）机组启动期间，主蒸汽管道暖管时间确保充足，及时打开主蒸汽母管、左右侧支管管道疏水门，将管道暖管产生的疏水及时通过各路疏水管道排至排汽装置，防止主蒸汽管道内部疏水积存，在高压旁路阀开启期间形成“水刀”对阀门密封面造成快速冲刷，结合面受损情况发生，在关闭高压旁路阀后结合面不严泄漏。

（4）由于高压旁路阀前入口管道与主蒸汽母管间距大于2m，入口管道过长，此管段产生疏水无法及时疏出，则在高旁前入口管道底部开孔，增加一路疏水接至排汽装置。该疏水管路设置疏水手动门、气动门各1只，机组启动期间，在高压旁路阀开启前，及时将此段管路产生疏水排出，防止此管段形成的疏水造成对高压旁路阀密封面冲刷。

（5）完善机组冷态启动高压旁路阀操作要求：锅炉点火，开启高压旁路阀前疏水手动门，同时开启旁路各段疏水，待锅炉升压至1.0MPa以上，高压旁路阀前温度有30℃以上的过热度（215℃），开启高旁，先开10%～15%，使得汽流流过过热器和再热器。主汽压力达1.7MPa后，维持压力不变逐步开大旁路，高压旁路阀位达30%以上时，维持开度不变锅炉升压，当升压至6.0MPa时，改为压力控制，逐渐开大高压旁路阀，当阀位开大至70% 开度后流量接近切缸流量，进行切缸操作，逐步关闭高压旁路阀。防止阀前的蒸汽是湿蒸汽，湿蒸汽在高压旁路阀开度小于5%时对阀芯密封面冲刷。

（6）在机组检修期间，高压旁路阀解体检修后，第一时间对高压旁路阀密封面进行红丹粉接触试验，检验密封面压痕情况，确保压线合格，密封面接触良好，并进行煤油渗透试验，确保在规定时间内无渗漏，否则进行重新检修密封面。

（7）对高压旁路阀开关限位“0”进行调整校正，指令、反馈与就地机械指示“0”位三者一致，确保准确。

（8）高压旁路阀解体检修期间，对拆下的零部件那还早标准化要求，保护到位，摆放规范，防止发生碰撞、掉落造成阀芯阀座密封面受到机械损伤，一旦发现，及时及进行检查处理，禁止阀门“带病”回装。

（9）每次机组检修，都要检查高压旁路阀入口阀笼，对于那些因冲刷并联的节流孔，进行外出修复，根据检修频次，在高压旁路阀回装时对入口阀笼“迎汽面”及时进行对调，防止蒸汽长时间吹损同一区域，进一步吹损密封面。

（10）由于高压旁路阀在开机过程中作用重大，运行环境恶劣，密封面一旦受损，在机组正常运行，该阀门正常后会存在不同程度内漏情况。随着时间增加，内漏程度会不断增加，对节能造成极为不利影响，对管道不断冲刷，高压旁路阀出口管材性能老化加速，给机组安全运行带来隐患。为此，在高压旁路阀前管道上加装一只定做电动闸阀，在机组启动前开启该电动闸阀，机组正常运行后关闭该电动闸阀，有效防止高压旁路阀内漏现象扩大（如图 1）。

图1 高压旁路阀接入管路图

（11）日常维护期间，常备一套高压旁路阀阀芯、阀座阀杆组件、密封组件，预防机组突然短时间调停，能够及时对高压旁路阀进行解体检修。

（12）对高压旁路阀阀芯阀座密封面进行改造，改为新型防冲刷结构，在阀门开启期间，蒸汽直接接触密封面防护套，有效保护了阀门密封面，确保密封面完好效果，防止阀门内漏。

（13）高压旁路阀检修期间，严格按照说明书、检修规程进行拆装、检修，包括密封圈安装，螺栓拧紧方式、数据要求，确保检修安装工艺复合要求。

3.2 高旁阀出口温度无法调节解决对策与预防措施

（1）解体检查高旁减温水喷嘴是否异物堵塞，及时发现和清理异物，查明异物来源，然后按照检修规程回装。

（2）解体检查喷嘴是否脱落，若脱落，及时找回脱落的喷嘴，查明脱落原因，必要时更换新的喷嘴。

（3）解体检查高旁减温水隔离门、调门密封面是否冲刷或者密封面有异物挤压，若异物挤压，查明异物来源，查看挤压阀门处阀门密封线是否受损，否则进行修复密封面后回装。若因高旁减温水隔离门、调门密封面冲刷，及时研磨修复密封面，然后红丹粉试验密封线合格后回装阀门。

（4）高旁减温水调门调节精度差，不能细致调节，及时改造阀笼孔径，通过改造阀门孔径使减温水流量在开度一定的情况下降温合格。

（5）解体检查高压旁路阀入口阀笼，若冲刷，及时修复阀笼或者更换新阀笼，若暂无备品或者无法修复，可暂时将较好的一面迎对进汽面。

（6）若减温水喷嘴入口管道焊缝开裂，则对喷嘴焊缝进行挖补焊接，确保减温水管路严密无泄漏。

3.3 高旁阀噪音大、高频振动解决对策与预防措施

（1）每次机组C级及以上等以上等级检修，及时解体检查高压旁路阀，利用内窥镜检查高压旁路阀出口阀笼是否存在异物，一级阀笼焊缝检查，发现问题及时处理。

（2）高压旁路阀开启期间确保蒸汽为饱和蒸汽，防止湿蒸汽造成该高压旁路阀出口一级阀笼冲刷。

（3）每次机组C级及以上等级检修，解体检修高压旁路阀减温水喷嘴，确保减温水喷嘴完好，无堵塞，螺栓紧固无松动，结合面密封垫完好。

4. 结语

基于高压旁路阀在电力行业的广泛使用，高压旁路阀常见故障以及使用寿命直接影响着企业的安全、经营业绩。实践证明，上述总结出的解决预防对策，大大提升了高压旁路阀健康运行水平，减少了设备维修工作量，真正做到了设备点检定修、状态检修，节能降耗，为机组安全经济运行提供可靠保障！