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压力变送器

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汽轮机压力变送器内漏的改造及经济性分析

作时间:2019-08-12  来源:  编辑:
   

 摘 要: 某电厂 640 MW 超临界机组汽轮机压力变送器存在内漏现象,浪费了高品质的蒸汽,降低了机组效率,增加了煤耗。文中分析了引起压力变送器内漏的原因,主要原因是平衡密封圈不严密,行程反馈误差大,并针对此缺陷实施了改造预启阀、增加手动加关装置等措施,解决了压变转换阀内漏问题,并用等效焓降法对压变阀内漏对机组热经济性的影响进行了分析,结果表明消除压变阀内漏提高了机组的经济性,且改造回收期短。T2v压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
压力变送器( 简称压变) 是汽轮机高中压缸联合启动,正常停机及事故处理的关键阀门,压变长期运行在比较恶劣的环境中,阀前处于主蒸汽的高温、高压区域,阀后为冷段再热管道,阀前与阀后运行参数差距较大,当阀门开启瞬间或者不严密时,阀芯承受高温高压蒸汽冲刷,造成阀门内漏,为减少新蒸汽损失,避免循环效率下降,机组正 常 运 行 时 高 旁 转 换 阀 必 须 具 有 良 好 的 严 密性[1]。
 
文中针对某电厂 640 MW 超临界机组压变内漏日益严重的问题展开分析,确定了压变内漏的原因,提出了改造方案并加以实施,解决了压变内漏问题,提高了机组效率,降低了煤耗,保证了机组安全稳定运行。
 
1 压力变送器的作用及现状
1. 1 压力变送器的主要作用
( 1) 改善机组的启动性能: 机组在各种工况下( 冷态、温态、热态和极热态) 用中压缸启动时,投入旁路系统控制锅炉蒸汽温度使之与汽机汽缸金属温度较快地相匹配,从而缩短机组启动时间和减少蒸汽向空排放,减少汽机循环寿命损耗,实现机组的非常佳启动。
 
( 2) 机组正常运行时,高压旁路装置具有超压安全保护的功能: 一旦主蒸汽压力超过高压旁路装置的设定值,压力变送器快速开启,并按照机组主蒸汽压力进行自动调节,直到恢复正常值。( 3) 回收工质,减少噪音: 机组启动过程中,锅炉蒸发量大于汽机消耗量,在符合突降和甩负荷时,有大量蒸汽需要排出,多余的蒸汽若直接排在大气中,不仅损失了工质,而且对环境有很大的噪音污染,设置旁路系统,达到回收工质和消除噪声的目的[2]。
 
1. 2 高压旁路构造现状
某机组压力变送器为进口 CCI 产品,型号是HBSE160 - 250,阀门由阀芯阀杆组件、阀座、阀笼、阀盖及密封件等组成,具体结构如图 1 所示。
高旁结构图
 
压变内漏使得本应该进入汽轮机做工的部分蒸汽没能参与汽轮机高压缸的做功,浪费了高品质蒸汽,使得机组效率降低,煤耗升高,而且压变内漏 还 会 使 阀 后 管 道 温 度 居 高 不 下 ( 400 ℃ 以上) ,威胁机组的安全稳定运行[3],因此压变内漏问题急需解决。
 
2 压力变送器内漏的原因分析
通过解体某电厂压变阀内件及底口,并对阀内件的间隙测量和行程校对,分析得出此电厂压变内漏的主要原因有以下两点:
( 1) 压变采用平衡式结构,由于平衡阀芯上下腔通过贯穿阀芯的通孔相连,以此来平衡压力,这种阀的优点是实行器所需驱动力小,开关灵活,但是缺点就是阀门平衡密封圈一旦磨损就会导致阀门内漏量逐渐增大,阀门泄露等级较低,存在本质上的内漏因素。
 
阀杆和流量套筒之间采用可以压缩的石墨密封圈,在开始的时候压紧密封严密,随着来回动作,会使密封圈磨损,当机组启停次数多时,就会造成间隙超标影响密封性能,导致阀门从石墨密封圈间隙窜入阀芯上部从平衡孔直接进入阀后,直接导致阀体内漏。
( 2) 由于限位杆( 如图 2 所示) 连接部分出现松动或行程调节时零位标记错误,导致阀门反馈出现负 偏 差,控 制 逻 辑 认 为 阀 门 过 关 ( 实 际 零位) ,开启阀门导致阀门过流。
高旁限位杆松动图
从机组启动后压变阀后温度曲线( 如图 3 所示) 可以看到阀后温度达到 450 ℃ ,经过排查,阀门回装并调整行程后在阀门启闭过程中由于限位杆连接部分出现松动导致阀门反馈出现负偏差,实行机构认为阀位在零位以下,所以开始实行自动调整将阀杆向上抬,恢复零位。此时实行机构所认为的零位实际是有开度的,因此阀门并未完全关闭,导致蒸汽过流、阀后温度骤升。
 
3 改进方案的制定及实施效果
3. 1 压变采用预启阀芯
压变阀芯结构主要分为平衡阀芯及非平衡阀芯。平衡阀芯上下腔通过贯穿阀芯的通孔相连,以此来平衡压力,如图 4 所示; 非平衡阀芯则是选用预启阀芯的结构,并将平衡密封圈更换为导向胀圈,只起导向而不起密封作用,如图 5 所示。
平衡阀芯结构图图
针对平衡阀芯和不平衡阀芯的优缺点,选用预启阀芯的结构解决内漏。预启阀主阀是主要的控制介质元件,其内部设置一个小预启阀,通常情况下,主阀内件的蝶形弹簧将大、小阀芯推开,此时阀芯上下腔室是连通的,即为平衡阀,所需实行力很小; 当阀门需要关闭时,主阀芯作为一个平衡阀首先接触底座,随后预启阀芯压缩蝶簧再与小阀座接触密封,这样原平衡阀芯就变成了非平衡阀芯,上腔的压力对阀芯产生巨大推力,促使阀门关闭的更严密,预启阀芯结构特点是运行时为平衡阀芯,驱动力小,关闭时变为非平衡阀芯,关断严密。
 
3. 2 调整压变零位
压变以及类似气动阀门检修结束后调整行程完毕后请热工调试人员手动测试关位,保持气缸向下作用力非常大时阀杆不再向下活动才可确认零位; 压变以及类似气动阀门检修结束后调整行程时,在确定关位后务必将行程显示调整为 3% -4% 开度,使实行机构始终认为阀门未完全关闭到位,下气缸始终保持排气状态而上气缸保持进气状态,使实行机构始终保持对阀杆向下的关力。
 
3. 3 实施效果
改造方案的具体实施,2018 年 8 月 21 日,对某电厂 640 MW 超临界机组压变阀进行了改进方案的实施工作,改造前后压变阀后温度曲线如图6 - 7 所示。
**************
经过效果确认,压变多次开关阀后温度一直稳定在 250 ℃ 左右,在标准限值( 280 ℃ ) 以下,证明改造方案是有效可行的,成功消除了压变内漏的问题,也为同类机组压变内漏问题的解决提供了有效参考。
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