序言現行600mw超臨界機組主汽參數已達24.2mpa、溫度538/566℃,1000mw超超臨界機組主汽參數已達31mpa、593℃,主給水系統壓力則更高。如此高參數自然對與之配套的電站閥門提出更高參數、更高可靠性的要求。閘閥以其承壓高、工作溫度高、雙向密封、口徑大、規格范圍寬、密封可靠等一系列優點在這類機組得到廣泛的應用。
這類閥門在火力發電站一般用于主蒸汽截止和隔離、主給水泵隔離、高壓加熱器隔離、汽輪機疏水系統等關鍵管線,控制高溫高壓汽水介質的有效切斷或開啟,其承壓性能、密封性能、動作性能、使用壽命、維修周期等直接影響機組的可靠性、安全性,一旦發生故障,常常造成重大事故,嚴重威脅機組的安全運行。因為閥門故障的停機事故幾乎每家電廠都曾發生。
二、產品現狀及其存在問題
長期以來,國產電站閘閥仍然沿用七十年代“三化”設計的楔式雙閘板或彈性閘板結構,如圖1及圖2所示為其典型設計結構。
現在許多亞臨界機組還在使用,不少閥門廠家的主流設計也是這類結構。但多年的運行實踐暴露出許多問題,具體歸納如下:
1.啟閉力矩較大
楔式閘板雖具有強制密封的特點,然而開啟瞬間存在很大靜摩擦力,使得開啟力矩很大,必須配置較大功率的電動執行裝置,才能保證正常啟閉,無形中增加制造及運行成本;同時過大的關閉力矩極易造成密封面或閥門承載零件的損壞,縮短閥門使用壽命。
2.高溫楔死
高溫狀態下,材料強度大大降低,密封面硬度下降后密封副處于膠合粘滯狀態,此時如關閉力矩調試不當,加上閥桿的熱膨脹,會使密封面比壓急劇增加,極易造成所謂的閘板與閥座的“咬死”。此時如強制開啟動作,密封面極易被拉傷引起泄漏,甚至拉斷閥桿或閘板t形槽。
3.電裝調試要求極為苛刻
對傳統楔式閘閥,無論是手動閥門還是電動閥門,一般均未考慮開關指示裝置,也無法精確設置開關位置點,用戶操作與調試只能憑經驗與手感進行,不是過緊就是過松,過緊會導致咬死或擦傷密封面,過松則易引發內漏。很難準確調正位置,為閥門故障埋下先天隱患。
4.下游側密封面極易擦傷
這類閥門的典型故障是閘板下游側密封面極易擦傷,引發早期內漏。此現象在大口徑或高壓差閥門中*為普遍。主要原因有:密封面高溫膠合粘滯導致比壓下降、高壓差不平衡力作用于單側密封面、啟閉瞬間的摩擦力擦傷等多重因素。
5.鑄造殼體,內在缺陷很多,外漏隱患嚴重
殼體材料通常采用wcb、wc6、zg20crmov類材料制造,鑄件的工藝水平限制,其內在缺陷極多,一般拍片檢查很難面面俱到。砂眼、縮孔、裂紋等缺陷大量存在,為外漏、爆管等事故埋下隱患;
6.閘板零件較多,閘板易脫落,結構可靠性不強
閘板組件由上下托板、左右閘板、閘板架、頂心等十余個零件組成,結構松散,運行中發現問題有:閥桿根部退刀槽或銷子孔處斷裂、閘板脫落、閘板架斷裂等故障;
7.中腔超壓隱患
中腔超壓(文獻1,2)問題原設計未采取任何措施,即使現在仍有許多電廠或閥門生產廠仍未引起重視。發生時雖然具有偶然性,但它不以我們的忽視而隱退,也許就在你的眼皮底下發生。電廠的許多工況均構成產生“中腔異常超壓”的要件,采取措施消除隱患已責無旁貸。
8.加工制造精度要求較高
尤其是z60y類彈性閘板,兩側密封面角度要求,一般企業只能配作,產品無互換性,使得電廠無法現場更換,維修的技術工藝性要求。一旦密封面損傷,現場無從解決,用戶頗有微詞。
三、平板閘閥產品特點
針對楔式閘板閥的缺陷,結合國內外閘閥的設計進展,我公司改進傳統楔式閘板結構為平行閘板結構,近年來運用于主蒸汽及主給水工況取得了滿意的效果。
圖3為新型平板鍛鋼閘閥結構設計簡圖,與楔式閘板閘閥相比具有以下特點:
1.啟閉力矩低
平板式閘板依靠介質壓力作為主要密封力,開啟式先行開啟旁路閥門,降低進出口壓差,使得密封面摩擦力大大降低,既保護了密封面又降低了開啟力矩,減小電裝功率,降低制造成本。
2.高溫高壓電站平板閘閥密封面壽命長
旁路設計實現了無壓差啟閉,由單側壓差引起的密封面摩擦力得以消除,啟閉階段僅有彈簧預緊力作用于密封面,因而密封面得到有效的保護,避免了早期擦傷等破壞,有效地延長了使用壽命,提高了密封可靠性。
3.2.密封面壽命長
旁路設計實現了無壓差啟閉,由單側壓差引起的密封面摩擦力得以消除,啟閉階段僅有彈簧預緊力作用于密封面,因而密封面得到有效的保護,避免了早期擦傷等破壞,有效地延長了使用壽命,提高了密封可靠性。
3.高溫高壓電站平板閘閥特別適用高溫高壓
平板式閘板副不會發生高溫楔死現象,對溫差變化的適應性也很好,壓力越高密封性越好,這些特點對高溫高壓的電站閥門尤其適用。
4.安全性大大提高
閥門設計了開關位置指示及限制裝置,不會發生開關過頭現象;設計了旁路啟閉裝置,有效平衡啟閉壓差,降低閥座及閘板密封面的不平衡力;
左側閘板開設有泄壓孔,中腔升壓自動泄放至上游側,使閥體自動處于正常受壓狀態。閥體采用鍛鋼制造,高溫高壓無外漏隱患;
5.高溫高壓電站平板閘閥易維護
閥桿驅動力很小,易磨損的密封副及閥桿螺母副等零件受力情況大為改善。密封面制造或現場維修也很方便,無苛刻的角度配作要求。
6.電裝調試很簡單
很多電動閥門故障由電裝調試不當引起,平板閘閥僅須控制行程即可,減少許多人為故障因素,*地降低對用戶的苛刻要求,方便現場操作,降低了產品的安裝及運行維護要求。
7.高溫高壓電站平板閘閥旋插式閘板設計
采用新型旋插式閘板結構設計,結構緊湊,零件較少,結構可靠,消除閘板脫落隱患。
特別適用高溫高壓
平板式閘板副不會發生高溫楔死現象,對溫差變化的適應性也很好,壓力越高密封性越好,這些特點對高溫高壓的電站閥門尤其適用。
4.安全性大大提高
閥門設計了開關位置指示及限制裝置,不會發生開關過頭現象;設計了旁路啟閉裝置,有效平衡啟閉壓差,降低閥座及閘板密封面的不平衡力;
左側閘板開設有泄壓孔,中腔升壓自動泄放至上游側,使閥體自動處于正常受壓狀態。閥體采用鍛鋼制造,高溫高壓無外漏隱患;
5.易維護
閥桿驅動力很小,易磨損的密封副及閥桿螺母副等零件受力情況大為改善。密封面制造或現場維修也很方便,無苛刻的角度配作要求。
6.電裝調試很簡單
很多電動閥門故障由電裝調試不當引起,平板閘閥僅須控制行程即可,減少許多人為故障因素,*地降低對用戶的苛刻要求,方便現場操作,降低了產品的安裝及運行維護要求。
7.旋插式閘板設計
采用新型旋插式閘板結構設計,結構緊湊,零件較少,結構可靠,消除閘板脫落隱患。
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