汽機旁路減溫減壓閥、高溫電站閥

自貢東能電站閥門有限公司（原自貢東方電站閥門廠）0813-5105008在火電機組的熱力系統(tǒng)中，汽輪機旁路系統(tǒng)已成為中間再熱機組熱力系統(tǒng)中的一個重要組成部分。當鍋爐與汽輪機的運行工況不相匹配時，鍋爐生產(chǎn)的蒸汽量與汽輪機所需蒸汽量之間的差值可以不進入汽輪機而經(jīng)旁路減壓減溫后直接引入凝汽器。中間再熱式機組的旁路系統(tǒng)，是單元式機組啟停或事故工況時的一種重要的調節(jié)和保護系統(tǒng)，盡管旁路系統(tǒng)的設置會使得投資增加，但卻能以保護再熱器、縮短啟動時間、減少啟動熱損失、增加機組運行的靈活性及延長機組使用年限等效益而得以補償。旁路系統(tǒng)主要由調節(jié)閥和控制裝置兩部分組成，其連接型式、功能選取、容量大小等等對于機組的運行有著很大影響。

    1 旁路系統(tǒng)結構

    汽輪機旁路系統(tǒng)一股采用高、低壓2級串聯(lián)布置型式，2級串聯(lián)旁路系統(tǒng)適應性廣，既適用于基本負荷機組，也適用于調峰負荷機組，還適用于高壓缸啟動或中壓缸啟動機組。在我國300MW機組上廣泛應用。

    2級串聯(lián)旁路系統(tǒng)由高壓旁路和低壓旁路串聯(lián)布置組成（圖1），蒸汽由主汽閥前引出，首先經(jīng)過高壓旁路，其壓力和溫度降到汽輪機高壓缸排汽參數(shù)，再進入再熱器，然后，再熱的蒸汽經(jīng)過低壓旁路，進一步降低其參數(shù)，引入凝汽器喉部。國產(chǎn)旁路執(zhí)行機構主要分為電動和液動兩種方式（表1），國產(chǎn)旁路系統(tǒng)一般采用電動方式。進口旁路系統(tǒng)有液動、電動和氣動方式。

    2 閥門類型

    在旁路系統(tǒng)中，閥門是重要的裝置之一。典型的150MW機組中，15%～40%容量高壓旁路系統(tǒng)閥門一般包括減溫減壓閥（BP）、噴水隔離閥（BD）和噴水調節(jié)閥（BPE），低壓旁路系統(tǒng)閥門一般包括減溫減壓閥（LBP）和噴水調節(jié)閥（LPE），此外還可以根據(jù)用戶需要選配低壓旁路噴水隔離閥（LBD）及三級減溫水調節(jié)閥（TSW）。

    3 閥門安裝

    為保證汽輪機和旁路系統(tǒng)安全、延長閥門壽命、可靠使用和調節(jié)精度，以及汽輪機旁路系統(tǒng)的經(jīng)濟效益的最大發(fā)揮，閥門正確安裝不可忽視。

表1 旁路系統(tǒng)執(zhí)行機構技術對比

圖1 2級串聯(lián)旁路系統(tǒng)

（1）管路配置

    閥門安裝前，檢查汽機旁路系統(tǒng)中蒸汽和噴水管道布置及走向，其應符合汽機旁路系統(tǒng)閥門說明中管道布置要求，應盡最大可能排除由于管道布置不合理而引起的隱患和干擾，使旁路系統(tǒng)能正常運行并發(fā)揮其功能，提高旁路閥門的技術性能指標。

    ① 所有汽、水管道應避免上下迂回布置，應保持管道單向梯度布置，避免產(chǎn)生局部最高點或最低點，產(chǎn)生積水和汽穴。

    ② 閥門與管道連接，管道對閥門進出口接管應分別向外傾斜1°～5°。

    ③ 管道若布置有困難，則應安置合適的疏水器或有防振措施預熱管。

    ④ 高壓旁路減溫減壓閥（BP）中心線與主蒸汽管的最佳距離為2～215m。距離太近會使該閥在熱備用運行狀況中承受過高的溫度，增加該閥設計成本。距離太長則會引起該閥進口處積水，從而在閥門開啟時造成水擊。因此需要加裝2in.（50mm）的預熱管（預熱管布置應有防振措施），由BP閥進口接到主汽管下游20～25m處。

    ⑤ 旁路減溫減壓閥橫臥安裝需加裝疏水管，以便將閥體低處的冷凝水及時排出。

    ⑥ 閥門進出口管道直段長度一般為其內徑的5～10倍。

    ⑦ 閥門不能作為管道固定點和固定端，所有汽、水管道需有合理的支吊和彎頭（吸收管道膨脹）。

   （2）閥門配置

    閥門與執(zhí)行機構一般組裝成整體形式出廠。起吊閥門時，不允許將執(zhí)行機構上的吊環(huán)螺釘、手輪、切換手柄以及外露電纜作為起吊點，因執(zhí)行機構零部件承受不住整臺閥門的重量，吊環(huán)螺釘?shù)脑O置僅作為將執(zhí)行機構從閥門上拆裝時起吊用，故須采用其他方法將整臺閥門平穩(wěn)地從包裝箱內吊出。在吊裝整臺閥門至管道上時，亦同樣嚴禁上述不允許的起吊方法。為避免閥門與地面和四周接觸碰撞而碰傷閥門，堆放閥門用墊塊應是木塊、橡膠或其他軟性材料，并做到閥門置放點周圍環(huán)境整潔，防火、避振、防濕、防污染氣體侵蝕等。

    閥門安裝前，應對閥門作外觀檢查，將侵入閥門通道內的可見雜質和異物清除。若發(fā)現(xiàn)閥門進出口兩端焊接坡口損傷，應加以修復。在閥門固定在管道上之前，須確認閥門標識所示介質箭頭的方向與管道中介質流向一致。汽機旁路系統(tǒng)所有閥門應直立安裝在管道上，即閥桿垂直于水平面。若閥門需橫臥安裝，應事先在訂貨合同中說明。若需要，所有閥門均需搭建固定平臺或移動平臺，可供2～3人直立維修閥門，并設有照明和起吊裝置。閥門上下應留有足夠空間，便于在檢修時抽出閥門的零部件、包括電動執(zhí)行機構。電動執(zhí)行器機構（含智能型）的環(huán)境溫度應符合要求。

    4 旁路系統(tǒng)檢測

    旁路系統(tǒng)的一次儀表安裝測點位于能真正反應所測參數(shù)要求的地點，需特別注意。例如高壓旁路減溫減壓閥（BP）后溫度測點應離該閥出口4～5m或更遠，最好布置在第一個彎頭之后，這樣得到的閥后溫度為汽水充分混合后的溫度，真實性強，使噴水減溫正確及時，系統(tǒng)工作正常。但是該點也不可太靠近再熱器冷端，以免反映的并不是真實的BP閥后溫度，導致不能及時適量噴水減溫，甚至會超溫。又如凝汽器溫度和真空度的測點，都應按各種類型的凝汽器，在能真實反映實際工況的位置開孔布點，避免低壓旁路不能正常動作，影響整個旁路系統(tǒng)甚至整個機組的正常投運。

    旁路系統(tǒng)冷態(tài)調試前應進行檢測。

    ① 確認旁路系統(tǒng)閥門安裝正確無差錯，并視覺上認為閥門無異常。

    ② 閱讀該型號電動執(zhí)行機構的操作使用說明書。

    ③ 檢查電動執(zhí)行機構的控制和動力電源是否分開按圖正確接線。

  ④ 控制電纜和動力電纜的接線應以該項目設計院圖紙和執(zhí)行機構端子蓋內的接線圖為準，萬一有矛盾，應及時與有關各方聯(lián)系，意見正確一致后再接。

    ⑤ 所用電纜應適合電流和使用現(xiàn)場的工況，電纜末端裸露接線部分一般使用壓線端頭壓接，使接線牢固。

    ⑥ 電纜進線處應使用帶密封墊的穿線接頭，以 保證電動執(zhí)行機構的防護等級。

    ⑦ 就地接線盒與閥門電動執(zhí)行機構上的接線既不可太緊也不可太松，以免因熱態(tài)時管道的熱膨脹位移和振動，或電纜線靠在閥門和管道上受烘烤，而造成斷線，失控甚至短路損壞設備。

    ⑧ 接線應牢固、可靠，以免熱態(tài)振動后松脫，造成故障或事故。

    ⑨ 控制信號電纜應采用屏蔽電纜，并與動力電纜分開布置，避免干擾。熱電偶溫度變送器要用補償導線（注明不要的除外）。

    ⑩ 汽機旁路的控制電源應為互為冗余的UPS和保安電源，而執(zhí)行機構的動力電源應為保安電源。

    11對照執(zhí)行機構上的有關銘牌檢查確認工作環(huán)境溫度、動力電源相數(shù)、電壓等級和頻率、對地絕緣和相間絕緣、相序（有自動相序調整的除外）、缺相和過電流及過熱等保護功能、動作頻率與換向時間等。

    12 執(zhí)行機構與控制柜及控制柜與操作顯示盤（或CRT）之間應具備受電條件，切換信號明確。靜態(tài)調試該臨時強制的信號應先強制，以保證調試時就地、遠方手動操作或模擬投自動時可操作。

    5 閥門檢測

    5.1 冷態(tài)調試

    閥門安裝后應進行檢查和調試。

    ① 電動執(zhí)行器完好，具備搖控和手動操作閥門的條件。
    ② 電動執(zhí)行器位置發(fā)送器與主控室儀表靜態(tài)調整到位，顯示儀與閥門實際開度保持一致。
    ③ 閥門零部件末卡、未阻、末漏，閥位指示正確。
    ④ 閥門螺栓、螺母等緊固件緊固己到位（含與電裝連接零件）。
    ⑤ 所有閥門在驅動前，必須用電動執(zhí)行器手輪手動全開全關閥門一次，無異常現(xiàn)象。
    ⑥ 所有閥門分別通電，電動全開、全關閥門三次，無異常現(xiàn)象發(fā)生，閥桿無卡阻，電機升溫正常。
    ⑦ 調節(jié)型電動執(zhí)行器靜態(tài)輸入信號（4～20mA或0～10V等）啟閉閥門，確認閥位與調節(jié)信號一致。
    ⑧ 再一次檢查閥門零部件（主要是緊固件）是否有松弛現(xiàn)象，并確保閥門完好投運狀態(tài)。

    5.2 熱態(tài)調試

    （1）啟動階段

    機組處于啟動階段，閥門熱態(tài)投運調試前必須檢查每只閥門的閥體與閥蓋或閥體與法蘭處以及自密封處有無介質泄漏，如發(fā)現(xiàn)介質泄漏，應根據(jù)現(xiàn)場運行條件及規(guī)程，擰緊閥蓋、法蘭處的緊固件或吊緊自密封處的緊固件，在無效果的情況下，可確定閥蓋、法蘭處密封面上纏繞墊片己損壞。為避免泄漏狀況進一步擴大而損壞閥門，必須立即采取措施將泄漏的閥門從系統(tǒng)中拆除，在檢查出造成泄漏的最終原因，并予以排除的情況下，方可再次投入運行。檢查各閥門填料函的情況，若有泄漏，須均勻擰緊項料壓蓋處的緊固件，直至泄漏徹底消除。否則應伺機更換填料。當高壓旁路減溫減壓閥（BP）、噴水隔離閥（BD）和噴水調節(jié)閥（BPE）都處于關閉狀態(tài)下，減溫減壓閥的出口管道（閥后）內介質溫度較大于再熱器冷端運行工作溫度，則是減溫減壓閥的密封面有泄漏現(xiàn)象，導致未經(jīng)噴水減溫的蒸汽流至閥后，提高了閥后溫度，此時，應對閥門檢查。

    ① 檢查減溫減壓閥的關閉位置是否到位，即開度指針是否指向行程標尺的“0”位，如“0”位偏差較大，則密封面處有異物卡阻。
    ② 若1）所列情況正常，則應考慮減溫減壓閥的密封面可能損傷后引起密封面處泄漏，并造成減溫減壓閥出口管道介質溫度升高。
    ③ 通過檢查，確定引起密封面處泄漏的原因后，須采取相應調整或修復措施加以恢復。
    ④ 當高壓旁路減溫減壓閥（BP）、高壓旁路噴水隔離閥（BD）和高壓旁路噴水調節(jié)閥（BPE）都處于關閉狀態(tài)下，減溫減壓閥的出口管道（閥后）內介質溫度低于再熱器冷端運行工作溫度，并且高壓旁路噴水調節(jié)閥（BPE）的出口支管溫度近似于高壓旁路噴水隔離閥（BD）的進口支管溫度，則高壓旁路噴水調節(jié)閥和高壓旁路噴水隔離閥有泄漏現(xiàn)象，應尋找泄漏原因采取相應調整措施進行修復。
    ⑤ 當?shù)蛪号月窚p壓閥（LBP）和噴水調節(jié)閥（LBPE）密封面處有泄漏現(xiàn)象，應尋找泄漏原因采取相應調整措施進行修復。

   （2）考核運行階段

    機組首次作起動、調試和考核運行時，汽機旁路系統(tǒng)閥門應根據(jù)電廠運行指令進入熱備用或投入，只有通過旁路系統(tǒng)閥門熱態(tài)投運調試才能驗證旁路系統(tǒng)所設計的功能，根據(jù)調試所采集的數(shù)據(jù)來修正旁路系統(tǒng)參數(shù)，使旁路系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)。

    ① 高壓旁路系統(tǒng)閥門熱態(tài)試驗　根據(jù)機組的啟動曲線進行，并記錄減溫減壓閥（BP）介質進出口壓力和溫度及閥流量和開度值、噴水隔離閥（BD）介質進口壓力和溫度及閥門流量和開度值、噴水流量調節(jié)閥（BPE）的閥門開度值與機組運行負荷值。

    ② 低壓旁路系統(tǒng)閥門熱態(tài)試驗　根據(jù)機組運行狀態(tài)進行，并記錄減溫減壓閥（LBP）介質進口壓力和溫度及閥門流量及開度值與噴水調節(jié)閥（LB2PE）的進口壓力和溫度及閥門流量及開度值。

    ③ 調整　閥門和電動執(zhí)行機構出廠前都己作過聯(lián)動調試，各閥門相應的啟閉力矩和行程都按設計要求進行了整定，但經(jīng)運輸、安裝后，熱態(tài)調試時可能會發(fā)現(xiàn)漂移或與實際需要有些偏差，則可在銘牌和說明書中所示允許范圍內進行適當調整，以符合實際工況要求，保證旁路正常投運。

    6 結語

    旁路系統(tǒng)的設置應根據(jù)鍋爐及汽機的機組特性、功能要求、技術經(jīng)濟比較等多方面因素來選擇，鑒于我國實際情況，旁路的設置應以實用、可靠、少投資為原則。國產(chǎn)旁路系統(tǒng)在業(yè)績、引進技術的雙重支撐下，有較高的實用性、可靠性，價格比進口產(chǎn)品低很多。