高参数阀门(填料)维护方法优化分析

　　【摘 要】通过分析某调节阀盘根频繁发生泄漏原因，发现阀门在开闭活动中发生变化，阀门内部工质的温度和压力交变，再加上整体系统的振动，常会导致螺栓松动，预紧力流失，从而使得填料的密封比压减小，超出填料自身回弹补偿的范围，使填料密封发生失效泄漏。立足现有设备，通过对频繁发生泄漏的阀门盘根紧固方式进行优化，有效地减少了阀门盘根处外漏概率。

　　【关键词】盘根;泄漏;原因;改造

　　1 调节阀泄漏概况

　　电站锅炉系统中，阀门泄漏引起的设备异常占较大比例，其中阀门因盘根失效而引起外漏导致的现场安全风险尤为突出。探讨高温阀门盘根的密封原理和优化维护检修方式，使工质外漏的几率下降到至低限度，对于高温高压阀门运行维护有重要意义。

　　本文选取两台炉的过热器减温水调节阀(合计同型8台)运行情况进行分析。根据专业对过热器减温水调节阀泄漏情况的统计，2013年上半年8台阀门泄漏了6次，且泄漏部位较为集中，均发生在盘根处。表1为近年来过热器减温水调节阀泄漏情况统计。

　　表1 减温水调节阀泄漏统计

　　某公司锅炉减温水调节阀选用的是Copes-Vulcan公司的SD系列恶劣工况调节阀，采用非平衡单阀座阀窗节流型阀芯。该型阀门是上海锅炉厂600 MW超临界机组减温水系统推荐阀门。自投运以来，阀门各性能指标较好，特别是配合ABB控制器，减温水调节阀对蒸汽温度调节优异(远小于±4 ℃行业要求)。但随着运行时间的增加，频繁动作的高温高压阀门开始出现盘根处外漏情况，给机组的安全稳定运行带来了较大隐患。为保证设备正常运行，现场人员需要定期检查箍紧盘根，并尝试更换新盘根，必要时要进行带压堵漏。

　　2 原因分析

　　阀门系统开闭活动及行程变化、 系统温度和压力交变或整体系统的振动，常会导致螺栓松动，预紧力流失，造成对填料的密封比压减小，超出填料自身回弹补偿的范围，使填料密封失效。下面我们对阀门盘根使用过程做分析：(1)阀门处于关闭状态，各部件处于冷态，盘根与阀杆贴合;盘根压盖在压盖螺栓作用下，箍紧盘根，阀门没有外漏。(2)阀门在控制指令下开启，热工质进入阀门内部;伴随着受热径向和轴向膨胀，阀杆向上膨胀，径向压缩盘根;盘根压盖螺栓受热作用下，箍紧盘根力矩下降。(3)阀门在控制指令持续作用下，热工质变流量进入阀门内部;各部件(特别是阀杆、 盘根及压盖螺栓)温度持续变化，部件体积持续膨胀收缩;盘根老化和磨损导致盘根体积减小，盘根压盖螺栓箍紧力矩下降;盘根因为老化不能正常补偿两者之间间隙，盘根与阀杆不能完全贴合。 (4)阀门如不能及时对盘根压盖螺栓处回复箍紧力矩，盘根处可能出现向外泄漏。

　　阀门不断开关及开度变化调节，阀门盘根磨损老化，盘根压盖螺栓作用于盘根上的力矩也不断变化，盘根作用于阀杆上的间隙补偿能力恶化，阀门极易出现向外泄漏。

　　阀门填料盘根密封结构如图1所示，我公司在锅炉减温水调节阀阀芯组件不变且控制要求不变的条件下，影响现场盘根寿命的主要方式为：( 1)减少阀门投退次数，降低阀杆动作频率。但由于机组负荷频繁波动，要求有较好的蒸汽品质，减温水量不断变化，阀门只能频繁动作调节。 ( 2)控制盘根资料，选择较好的盘根。现已积极进行该项工作，但经询问各盘根厂家，该处均只有概念描述，无明显数据表述，只能尽量选用国产名牌产品。 ( 3)改善阀杆在填料处的表面光洁度。现场已经进行了该项工作，阀杆该处都是进行细研，接近镜面，远超出原厂要求，但效果无明显改善。 ( 4)盘根安装严格执行质量控制文件要求。 ( 5)保持盘根预紧力不变。部件母材主要为CF8M，压盖螺栓主要为A193材料，上述两种材料都为不锈钢类，温度变化更易膨胀收缩。

　　通过上述分析不难看出，在现有阀门的条件下，阀门盘根压盖螺栓上加装弹簧(图2)用来补偿螺栓的变化，是比较有效的控制和减少阀门盘根处发生泄漏的一种方式。

　　3 改造实施

　　该厂减温水调节门螺栓应力要求为35000PSI，根据相应的对应表，阀门需要紧固力矩为( 55±5) N·m，即我们按照国标选择满足力矩( 55±5) N·m的蝶形弹簧即可。

　　我厂立足现有设备，如对阀门盘根进行改进，每台阀门需要更换：

　　( 1)两套蝶形弹簧组件[需要满足力矩( 55±5) N·m]。

　　( 2)两条双头全螺纹螺栓(比原有螺栓大约长40 mm左右，

　　牙口完全一致，应力大于35000PSI)。 同时考虑到阀门该处原螺栓材质为A193，实际使用中螺栓出现过断裂，且该处雨水要多，运行温度较高，经过充分评估对比，为保证现场安全，螺栓需要提高强度，建议提高材质等级，如采用Inconel 718或更优异的Inconel X-750，工艺：固溶+硬化处理。

　　经分析，上述改进方案能够有效改善阀门盘根处运行效果，2013年度#4机组大修时开始尝试对#4锅炉过热器左侧减温水调节阀进行盘根安装改造。#4锅炉过热器左侧减温水调节阀经过改造使用情况良好，按照正常维护检修，运行中未见阀门外漏情况，改造效果良好。

　　4 结语

　　自2013年底对#4锅炉过热器左侧减温水调节阀进行盘根安装改造，经过两个小修期观察跟踪，阀门运行未见异常，改造效果良好。改造后阀门现场点检维护频次明显下降，减轻了现场工作人员工作压力。因此计划近期完成剩余减温水调节阀的改造，并扩大改造实验范围，计划将频繁投退的吹灰器也进行类似填料安装改造。

　　[参考文献]

　　[1] 张立德.百万电厂过热器减温水调节阀故障原因分析[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2014(3).

　　[2] 孙树春.600 MW亚临界机组二级减温水调节阀内漏原因及处理过程分析[J].电子制作，2015(2).

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