1030MW机组除氧器系统气动阀卡涩处理

引言

阀门在电厂各个系统中被称之为"咽喉",一旦阀门出现故障就会影响设备运行功能的实现并引发泄漏,轻则造成经济性的下降,重则对后续运行带来严重影响。浙江某电厂两台1030MW机组的除氧器事故放水气动阀、溢放水电动调节阀旁路气动阀为东方锅炉有限公司配供的加拿大威兰有限公司生产气动闸阀,分别布置在汽机房26m层和0m层,控制方式为失气开,正常运行中两阀门为常关状态,气缸长度约1.5m。从2014年7月和9月投入运行以来,启停机过程中曾经多次出现卡涩,平均每启停机一次就出现一次阀门卡涩,且经过多次检修调整均无法彻底解决卡涩的问题。除氧器事故放水气动阀和除氧器溢放水电动调节阀旁路气动阀均为事故状态下紧急放水使用,一旦发生除氧器满水事故,而此两阀门卡涩无法开启,会导致除氧器满水及汽轮机进水的恶性事故发生,后果极端严重,且除氧器布置于集控层上方,一旦发生满水溢出,高温汽水会对控制人员和巡检人员的人身安全和运行中的电气设备产生极大的威胁。

1原因分析

阀门卡涩的现象比较常见,表面现象仅为卡涩,但其实引起卡涩的原因多种多样,而且常会有几种原因同时导致一个阀门出现卡涩故障。针对气动闸阀,主要有以下几种常见原因会引起阀门出现卡涩现象:

(1)阀芯移动的导向槽处存在异物:

(2)阀芯、阀座结合面处有异物:

(3)盘根螺栓紧固力矩过大:

(4)气缸密封件破损漏气:

(5)阀门装复时阀盖偏斜,出现填料函/填料压盖、阀杆不同心现象:

(6)上下阀杆连接套损坏,致使上下阀杆脱开:

(7)阀门前后流体压差过大。

2015年11月该电厂#1机在停机检修隔离时,首次出现除氧器事故放水气动阀和除氧器溢放水旁路气动阀卡涩现象,经维护人员用撬棒加力撬动阀杆上下连接套后开启阀门,其后调试未见异常。后在次年停机检修时又出现同样的现象,经检修单位解体检查、调整,暂时消除了卡涩现象。

在之后的运行过程中,两台机的四个阀门几乎每次启停机时均会出现卡涩现象,经多次检修调整均未彻底消除缺陷。鉴于此四个阀门的重要性,为保证机组运行时人身和设备安全,原计划对两台机的四个阀门进行更换,将气动闸阀更换为电动截止阀,费用约为130万元。但在对阀门进行更换论证的过程中,技术人员仔细查阅图纸资料和分析研究,并结合检修情况和每次卡涩故障处理时仅仅是维护人员用撬棒加力就能开启的实际情况,对此型号的气动闸阀卡涩原因做出如下分析:

因两阀门型式均为闸阀(图1),其主要由阀体、阀座、阀芯、阀盖和阀杆组成,由阀杆带动阀芯上下运动来实现阀门的开关。初步分析卡涩的原因可能为:冷态时,阀门在关闭位置,阀芯与阀座密封面接触密封。机组运行时,因管道与水流温度均提升至逾180℃,使阀芯与阀座都产生了微量的膨胀,而阀门本身的结构决定了阀座只能向内膨胀、阀芯向外膨胀,从而产生的最终结果为一阀座对两块楔形阀芯产生了一定的压缩。当集控运行人员发出开阀指令时,气源控制电磁阀失电复位,断开了气缸与仪用压缩空气进气通道,并使气缸泄压,在弹簧力的作用下,推动弹簧压板、带动活塞、阀杆阀芯进行开阀动作。这时如果弹簧力不足以克服阀座和阀芯的滑动摩擦力,就无法推动活塞和阀芯阀杆进行开阀动作,就产生了阀门卡涩现象,而处理时的撬棒加力正是用来辅助增加弹簧力。综上所述,我们推断可能是弹簧的力不足而造成阀门无法正常开启。

2解决方案

查明了阀门卡涩主要是弹簧力不足以克服阀芯和阀座的滑动摩擦力所致的这个原因后,经过现场查看和图纸对照,发现在阀门的下气缸处有进气接口(现场用丝堵封闭)。针对这个现状,我们设计了一套方案,对原阀门控制气源管路进行改进,保留原气缸的进气管路,同时在气缸的活塞下部加装一路进气管路。在开阀时,活塞下部进气推动活塞,帮助弹簧反弹而达到快速开启阀门的效果(图2)。

改进前后气缸进气管路示意图如图3所示。

原气缸控制原理如下:

(1)当运行人员发出关阀指令时,气源控制电磁阀带电,接通气缸与仪用空气回路,气缸开始进气并推动活塞向阀体方向运动,带动阀杆和阀芯进行关阀动作。由于活塞上部连接了活塞连杆并装有弹簧压板,同时也会带动弹簧压板对弹簧进行压缩。

(2)当运行人员发出开阀指令时,气源控制电磁阀失电复位,断开了气缸与仪用空气回路,气缸泄压,在压缩后弹簧弹力的作用下,推动弹簧压板、带动活塞、阀杆阀芯进行开阀动作。

改进后气缸控制原理如下:

(1)阀门关闭时,电磁阀1、电磁阀2带电,上气缸与仪用气连通,上气缸进气,下气缸排气同时压缩弹簧(此部分控制原理与改造前一致)。

(2)阀门开启时,电磁阀1、电磁阀2失电,上气缸排气,下气缸进气,推动活塞运动,帮助弹簧反弹。

对比改进前后气缸控制原理可以发现,在运行操作上和检修工作中均未产生较大改变,但提升了阀门的可靠性和机组运行的安全性。

3结语

在对除氧器事故放水气动阀和除氧器溢放水电动阀气动旁路阀下气缸加装了过滤器和控制电磁阀后,阀门能在所有工况下开关自如,在之后的启停机过程中均未出现卡涩现象,达到了改进的预期目的,同时保证了机组的安全运行,防止了人身伤害事故的发生。相对于更换阀门而言,可以节省120多万元的改造费用。

在电厂工作中,安全永远是第一位的,如何使用较小的投入产生较大的收益,保证机组的安全稳定运行是我们需要不断探索、发现并持续改进的。