一种低压旁路蒸汽变换阀内漏分析及处理新方法

作者；郑晓敏

     山西大唐国际临汾热电有限责任公司1号、2号机低压旁路蒸汽转换阀（简称“低旁阀”）自从2010年12月15日随着主机投入运行以来，低旁阀曾多次发生内漏情况，已经严重影响到机组运行的经济性。为此我们对2台低旁阀内漏的原因展开了专题分析，并提出了相应的对策及处理措施。

1低压旁路蒸汽转换阀内漏原因分析

  山西大唐国际临汾热电有限责任公司低旁阀内漏原因都是由阀体阀座密封面的冲刷引起的，因此下面重点对低旁阀阀座蒸汽冲刷导致密封面内漏原因进行简要分析。

  (1)由于低压旁路阀前后温差和压差大，阀门设计不合理，旁路阀在运行时温度梯度变化比较大同时也比较频繁，对阀门材料的金相组织及综合机械性能影响很大，尤其是改变了材料的蠕变性能。

  (2)该阀门密封系统结构为上、下双密封，由于该阀门阀座几何形状比较大同时壁比较薄，经过长时间高温及温变运行，其几何形状发生了不规则的变化。

  (3)低压旁路阀口径较大，阀门关闭后阀前、后温差较大，由于阀门各部件热膨胀不同，阀座形位公差发生变化，引起阀座变形。虽然在冷态状况下研磨阀芯、阀座，使其符合研磨的技术标准，但在运行状况下，由于阀座的变形，阀芯和阀座的密封面贴合不紧密，造成阀门泄漏。

  (4)对蒸汽管道系统的检修导致系统中残存的金属杂质较多，机组启动后在提升参数的过程中，残存的较大杂质颗粒夹在了阀芯与阀座密封面的中间，造成密封面出现了凹坑、缺损等缺陷，从而造成了阀门泄漏。

  (5)经过几次研磨，阀座、阀芯堆焊的密封面将严重减薄，密封面的密封线整体下移，阀芯和阀座的密封面贴合不紧密，造成阀门泄漏。

2低压旁路蒸汽转换阀改造方案

  原阀体结构示意图如图1所示。其中的一个密封面是直接堆焊合金在阀体上，然后加工出密封面，而损坏的也是该处密封面。由于阀体口径很大，维修时需要的设备回转直径也很大，精度要求高，最好是大回转直径的卧式加工中心，但对密封面重新堆焊后在卧式加工中心上进行加工较难实现。

  针对旁路阀的问题，拟采用先导式低噪声双导向型的结构对其进行改进，改造后的阀体结构如图2所示。该办法避免在阀体上做改动，只重新设计阀内件即可。主要进行了如下的改进：

  (1)改进后的阀芯采用先导型结构，如图3所示， 目的是在不改变平衡结构的基础上，保证密封。当阀开启瞬间小阀芯打开，使阀芯上下立刻平衡，然后由小阀芯带动大阀芯进行运动；关闭时，大阀芯先关闭然后小阀芯关闭。该结构的优点是当阀门全关时，起密封作用的相当于两个单座阀，这样便于控制密封，一旦密封面损坏，返修时研磨密封面即可。

  (2)原结构的活塞环密封只起导向作用，改进后的阀芯采用双导向结构，阀芯伸入阀内流量调节部分与阀体导向，使得阀芯与套筒之间具有更高的同轴度，为两者之间的密封提供了保障，而且双导向还可进一步巩固内件的抗震性。

  (3)改进后的阀采用模块化的结构，不需要任何工装便可拆卸，内件为直压式，上阀盖压套筒，因此在线维修极其方便。另外，采用两级打孔套筒及阀芯降压，很好地解决了冲刷、震动及噪声问题，彻底消除了潜在的隐患。

  (4)由于要避免在阀体上采用金属加工，因此重新设计了套筒，其结构如图4所示。将套筒压在阀体上，两者之间采用缠绕垫密封。

  改造后的结构优点就是非常容易维修，如果现场发现泄漏，很容易判断泄漏点，先导式的小阀芯基本不会泄漏，大阀芯与套筒之间的密封是关键密封点，套筒与阀体之间的密封（缠绕垫）也是关键密封点，如果返修只需要掌握这两点就行。

  为保证阀芯、套筒安装时的同轴性（保证密封），要求装配时先连接好执行机构，产生较大的预紧力，最后再拧紧上阀盖的螺母。这种方法的优点是阀芯与套筒自找正后，由执行机构的预紧力保持同轴。

3低压旁路蒸汽变换阀改造后运行效果

  低旁阀改造后投入运行，从阀后温度变化曲线图可以了解到，该阀改造后第一次机组启动后30日内阀后温度维持在69℃以下运行，然后缓慢增长到93℃左右（停机前）；第二次机组启动后15日内阀后温度维持在60℃以下运行，随后温度快速上涨，15日内较短时间即涨至190 0C，随后有所回落，最后维持在130℃以下运行。

  针对该阀改造后的运行效果简要分析如下：

  (1)从使用材料看，阀座密封面材料采用SUS420堆焊STL6，硬度到达HRC44;阀芯材料SUS420堆焊STL6，硬度HRC48，保证了阀芯和阀座的硬度差，也保证了阀门的抗冲刷和汽蚀性能。如果密封面一旦被冲刷或产生汽蚀则很快会在冲刷处产生泄漏，并且发展很快。从第二次启动情况看，密封面仍然完整，不存在冲刷和汽蚀的现象。

  (2)从结构上看，该阀芯、阀笼采用双导向结构，阀芯伸入阀体内流量调节部分与阀体导向，该结构保证了阀芯与套筒之间具有更高的同轴度。

  (3)从辅助设备（包括电动执行结构）上看，该阀门执行机构采用电动执行机构配智能一体化进口产品（使用SIPOS品牌智能型分体控制的电动执行机构），力矩和开关门时间均满足要求。

  (4)从安装工艺和所使用密封垫情况看，如果阀芯和阀座不对中，密封面会不完全吻合，机组启动后很快就会产生大量泄漏，从阀后温度变化情况看，特别是从第二次机组启动情况看，15日内无明显泄漏，阀后温度维持在60 0C以下运行，因此可以排除改造后由安装工艺带来的影响。

  (5)新阀笼和原阀座之间安装了一个金属密封缠绕垫片，但由于该阀门工作环境比较恶劣，阀门在运行关闭状态下，阀前、阀后有较高的温差（达到400℃以上），因此增大了该密封垫片的厚度，实际运行表明该密封垫片密封严密，没有发生泄漏问题。

 4 摘要：以山西大唐国际临汾热电有限责任公司l号、2号机低压旁路蒸汽变换阀为例，对低压旁路蒸汽变换阀内漏原因进行了简要分析；找出了较主要的影响因素，提出了针对性的检修处理措施，并收到了一定效果。特别是对低旁阀的改造原理进行了简要介绍。