朱啟春，常 屹，孫艷平

(1.內(nèi)蒙古京隆發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 豐鎮(zhèn) 012100；2.北京京能電力股份有限公司，北京 100000)

1 概述

內(nèi)蒙古京隆發(fā)電有限責(zé)任公司汽輪機為上海汽輪機廠生產(chǎn)的N600-16.67/538/538型亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、高中壓合缸、直接空冷反動式凝汽機組。兩臺機組分別于2007年和2008年開始投產(chǎn)發(fā)電，其配套給水泵組為上海電力修造廠提供的，每臺泵為50%額定容量，主泵為型號FK4E39M，液力耦合器型號為R17K500M，前置泵型號為FA1D67A，電動泵組的驅(qū)動方式及配套形式為：前置泵由電動機的一端直接驅(qū)動，給水泵由電機另一端通過液力耦合器驅(qū)動。它們之間由墊片式撓性聯(lián)軸器連接。

配套鍋爐給水泵再循環(huán)調(diào)整門為美國Copes Vulcan。在2011年，將#2機組#2給水泵再循環(huán)調(diào)門更換為國產(chǎn)調(diào)節(jié)閥，投運后設(shè)備運行較為穩(wěn)定。2019年該閥門檢修后出現(xiàn)故障，故障現(xiàn)象為在#2給水泵啟動并列運行或由于機組負荷下降需要停運該泵時，再循環(huán)調(diào)門無法開到全開位置，并且閥門存在較為嚴重的自關(guān)現(xiàn)象，最大關(guān)到70%，已經(jīng)達到了跳泵條件，影響設(shè)備的正常起停。

2 再循環(huán)調(diào)門結(jié)構(gòu)形式及運行工況

2.1 結(jié)構(gòu)形式

圖1 閥體結(jié)構(gòu)

該閥門結(jié)構(gòu)特點是采用多級渦流降壓，節(jié)流級數(shù)為4級，采用平衡閥芯結(jié)構(gòu)。介質(zhì)的流動方向為從閥芯的側(cè)上部進入腔體，經(jīng)過逐級截流，流至出口并進入除氧器。

該閥門在閥芯頂部對稱開有2個10mm的平衡孔，閥芯中心開有20mm的平衡孔，頂部與中心平衡孔相同，使得閥門上腔及閥門下腔相連通，實現(xiàn)自平衡。在閥芯頂部區(qū)域設(shè)置有四級密封，四級密封采用進口材料，密封形式內(nèi)部為O型密封圈，外部配合聚四氟材質(zhì)的導(dǎo)向環(huán)，兩種密封配合使用，其主要作用是當(dāng)介質(zhì)從側(cè)向進入閥體時防止高壓介質(zhì)進入閥芯上腔或只允許少量的介質(zhì)進入上腔，這樣當(dāng)閥門開啟的時候，進入的多余流體就可以通過平衡孔流入閥門出口，實現(xiàn)閥門的正常開關(guān)。

氣動頭采用美國FISHERMEN，氣動頭為單向進氣，工作方式為上腔進氣，閥門關(guān)閉，上腔排氣，閥門靠彈簧力開啟，上腔的進氣采用儀用壓縮空氣，壓縮空氣壓力為0.36MPa。

圖2 氣動頭結(jié)構(gòu)

2.2 運行工況

2.2.1 給水泵的啟動。給水泵啟動允許條件是電泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥開度>80%，緩慢調(diào)整勺管開度，提高主泵轉(zhuǎn)速，逐漸關(guān)閉給水再循環(huán)調(diào)門，當(dāng)主泵入口流量≥600t/h時，最小流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)自動關(guān)閉。

2.2.2 給水泵的停止。給水泵須退出運行時，將機組負荷降至370MW以下，檢查給水泵再循環(huán)調(diào)整閥處于“自動”狀態(tài)，將勺管自動解除，手動將給水泵轉(zhuǎn)速降低至1 000r/min，當(dāng)主泵入口流量降至300t/h時，給水再循環(huán)調(diào)門全開至100%。

表1 給水泵跳閘條件

3 再循環(huán)調(diào)門故障現(xiàn)象及原因分析

3.1 故障現(xiàn)象

給水泵在啟動過程中，給水再循環(huán)調(diào)門從100%開度的情況下，隨著再循環(huán)調(diào)門壓力及流量的增大，再循環(huán)調(diào)門無法定位，存在較為明顯的自關(guān)現(xiàn)象，給水泵在停運過程中，給水再循環(huán)調(diào)門無法開啟到100%，只能開啟到某一個值，導(dǎo)致給水泵無法正常停運。圖3為#2機組#2給水泵停運過程中的缺陷趨勢，圖中綠色為鍋爐給水流量，黃色為主汽壓力，紅色為給水再循環(huán)調(diào)門開度。

圖3 停泵曲線圖一

從圖3中可以看到，當(dāng)需要減小機組出力時，給水流量下降，再循環(huán)調(diào)門指令是全開，即開至100%，但是當(dāng)再循環(huán)調(diào)門開至65.66%時，調(diào)門無法繼續(xù)開啟，當(dāng)主汽壓力進一步降低時，再循環(huán)調(diào)門有逐步開啟的趨勢，說明再循環(huán)調(diào)門的開啟幅度與主汽壓力有某些相關(guān)性，即主汽壓力低時，再循環(huán)調(diào)門可以正常開啟。

圖4 停泵曲線圖二

3.2 原因分析

3.2.1 再循環(huán)調(diào)門閥芯密封組件損壞。當(dāng)高壓給水從閥籠孔進入閥芯時，閥芯密封組件是阻止給水進入閥芯上腔的唯一的通道，因此當(dāng)閥芯密封效果不佳時會有大量的高壓水進入閥芯上腔，當(dāng)閥門接收到開啟的指令時，氣缸上腔排氣，閥芯在彈簧力的作用下自動打開，但是，如果閥芯上腔有大量的高壓水存在時，一方面增大了整個閥芯向下的力，同時由于流體不可壓縮，因此開啟必然存在較大困難，當(dāng)漏流量達到某一個值時，閥門就會停留在某一開度下，處于平衡狀態(tài)。

3.2.2 平衡孔設(shè)計不合理。平衡孔的主要作用是當(dāng)有高壓給水進入上腔時，閥芯上的平衡孔能夠?qū)⑺ㄟ^平衡孔泄放至出口管道，但是當(dāng)平衡孔設(shè)計的直徑不夠大，不足以泄放從密封位置泄漏至上腔的水時，則再循環(huán)調(diào)門仍然無法實現(xiàn)自由開關(guān)。

3.2.3 氣動執(zhí)行結(jié)構(gòu)選型不合理。氣動執(zhí)行機構(gòu)是閥門開啟的主要作用力，因此當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)選型不合理時，就不足以抵消閥芯收到的向下的作用力，同樣無法開啟閥門或開啟至某一個值時出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。

3.2.4 氣動執(zhí)行機構(gòu)彈簧失效。由于該型執(zhí)行機構(gòu)是靠彈簧來開啟的，因此氣動執(zhí)行機構(gòu)的彈簧就顯得尤為重要。當(dāng)彈簧長時間使用發(fā)生彈力下降，或是彈簧失效，同樣會導(dǎo)致閥門開啟力過小，導(dǎo)致正常運行過程中閥門無法開啟。

3.2.5 氣動執(zhí)行機構(gòu)定位裝置失效。該型氣動執(zhí)行機構(gòu)開啟時需要氣動定位裝置正常，同時管路上的電磁閥自動開啟，將氣動頭上腔的壓縮空氣排放，當(dāng)定位器失效時閥門則無法實現(xiàn)有效的定位，電磁閥無法正常開啟時，上腔不排氣，則閥門亦無法開啟。

針對以上分析，專業(yè)分別展開了排查工作，最終排除了其中3項，確定故障的原因為閥芯密封組件損壞，執(zhí)行機構(gòu)的彈簧疲勞。

4 再循環(huán)調(diào)門處理方法

4.1 更換再循環(huán)調(diào)門閥芯密封組件

采購原廠閥芯密封組件，保證閥芯內(nèi)部的泄漏量符合閥門的設(shè)計要求。

4.2 調(diào)整執(zhí)行結(jié)構(gòu)彈簧預(yù)緊力

將彈簧的預(yù)緊力增大，即將彈簧調(diào)整件調(diào)整至彈簧緊力最大，保證在彈簧有疲勞的情況下也能夠保證向上的拉力符合設(shè)計要求。

5 結(jié)論

從以上5個影響給水再循環(huán)調(diào)門故障率的方面入手，得出閥芯密封組件泄漏和彈簧預(yù)緊力不足是導(dǎo)致給水再循環(huán)調(diào)門卡澀的主要原因，通過更換調(diào)門密封組件及調(diào)整彈簧緊力使得調(diào)門運行正常，消除了設(shè)備存在的故障，該缺陷的消除對其他有類似設(shè)備的電廠提供了很好的借鑒意義。