減溫水調(diào)節(jié)閥故障的產(chǎn)生和對策

1、減溫水調(diào)節(jié)閥故障的產(chǎn)生和對策上海吳涇發(fā)電有限責任公司 史亮 摘要：調(diào)節(jié)閥又稱為（控制閥）顧名思義就是一種專門用來調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量，流速的閥門。是工業(yè)過程控制中的主要執(zhí)行單元儀表，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變流體流量。是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件。本文簡要介紹了鍋爐調(diào)節(jié)閥的選用，維護和檢修。重點論述鍋爐減溫水調(diào)節(jié)系統(tǒng)所存在的缺陷，分析各種缺陷所形成的因素。通過分析，找出原因。并對調(diào)節(jié)閥的預(yù)防性維修和故障性維修方法進行了詳細地介紹使的缺陷逐一解決。并通過對調(diào)節(jié)閥故障的分析和采取適當?shù)奶幚恚倪M方法，大大提高調(diào)節(jié)閥的利用率，提高了設(shè)備的健康運行。關(guān)鍵詞：鍋爐 調(diào)節(jié)閥 缺陷

2、 故障處理引言電力是最重要的能源行業(yè)之一，目前有蒸汽、風(fēng)力、水力、地熱、潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電，本文重點討論燃煤電站中典型調(diào)節(jié)閥的選用，維護和檢修。燃煤電站的根本性質(zhì)就是將水化為蒸汽，利用蒸汽驅(qū)動氣輪機帶動發(fā)電機產(chǎn)生電力，簡單來看電力流程圖實際上是水-蒸汽的循環(huán)流程，在此流程中選用調(diào)節(jié)閥既簡單又復(fù)雜。簡單的是過程介質(zhì)簡單，只有水和蒸汽兩種，復(fù)雜的是水和蒸汽的溫度與壓力波動范圍大，帶來一系列問題如：閃蒸、汽蝕、沖刷、噪音、腐蝕等現(xiàn)象。但首先要考慮的是調(diào)節(jié)閥的安全性與可靠性。 調(diào)節(jié)閥又稱為（控制閥）顧名思義就是一種專門用來調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量，流速的閥門，起到減溫減壓的作用。是工業(yè)過程控制中的主要執(zhí)行單元

3、儀表，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變流體流量。是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，其主要性能表現(xiàn)在：流量特性；可調(diào)范圍r；小開度工作性能；流量系數(shù)kv；調(diào)節(jié)速度（響應(yīng)時間）滿足系統(tǒng)對閥開關(guān)動作的速度要求。調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機構(gòu)和閥門組成。他有三種基本類型：回轉(zhuǎn)式，柱塞式和活塞籠罩式。目前我們使用的比較多的是后兩種。上海吳涇發(fā)電有限責任公司2臺300mw機組，是上海鍋爐廠有限公司引進美國ce公司（現(xiàn)美國alston公司）的技術(shù)進行設(shè)計制造的sg1025/18.3亞臨界一次中間再熱控制循環(huán)鍋爐。所采用的減溫水調(diào)節(jié)閥是由美國fisher公司生產(chǎn)的4eht型調(diào)節(jié)閥。該閥是由氣動執(zhí)行

4、機構(gòu)和蒸汽流量調(diào)節(jié)閥兩部分組成的。鍋爐過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥是火力發(fā)電廠鍋爐噴水減溫自動調(diào)節(jié)設(shè)備。減溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)對減溫水調(diào)節(jié)閥有如下要求：1、調(diào)節(jié)閥最大流量應(yīng)滿足鍋爐最大負荷要求，并約有10%的余量。 2、調(diào)節(jié)閥的漏流量應(yīng)小于其最大流量的10%。3、調(diào)節(jié)閥的特性曲線應(yīng)呈線性，工作段應(yīng)大于70%，其回程誤差應(yīng)小于最大流量的3%。 4、調(diào)節(jié)閥的死行程應(yīng)小于全行程的5%。過熱減溫調(diào)節(jié)閥作為主蒸汽溫度的最后修正手段。級減溫布置在前屏過熱器出口聯(lián)箱和后屏過熱器進口聯(lián)箱之間。級減溫布置在后屏過熱器出口聯(lián)箱和高溫過熱器進口聯(lián)箱之間。以鍋爐過熱器管道內(nèi)的蒸汽溫度、壓力等信號來控制閥門開度，從而調(diào)節(jié)噴水管的進水量，以

5、使所需溫度的變化保持在允許范圍內(nèi)。它的動作靈敏度直接關(guān)系到過熱蒸汽溫度的變化，所以調(diào)節(jié)閥的安全性與可靠性直接影響到機組的安全運行。在我廠2臺300mw機組剛剛建成投運后的一段時間里多次發(fā)生了由于調(diào)節(jié)閥堵卡，內(nèi)漏及由于盤根造成的外漏現(xiàn)象。對機組的安全高效滿負荷運行造成很大的問題。因此調(diào)節(jié)閥的檢修質(zhì)量以直接影響到機組的運行狀況，所以為了機組的安全和穩(wěn)定我通過查閱資料和攻關(guān)研究對調(diào)節(jié)閥的日常維護制定了相應(yīng)的對策。同時對故障進行了分類。調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)圖：一.預(yù)防性維修預(yù)防性維修主要是為了保證調(diào)節(jié)閥可靠運行，而在未出現(xiàn)故障時就采取的預(yù)防性檢修措施，包括調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)場安裝和使用時所采取的一系列預(yù)防性措施；預(yù)防

6、性維修是在調(diào)節(jié)閥發(fā)生故障之前的計劃檢修，是根據(jù)過去的運行經(jīng)驗，在安裝和使用過程中，在調(diào)節(jié)閥還沒有出現(xiàn)故障的情況下，按時對調(diào)節(jié)閥進行的一種預(yù)防性維修方法，它的目的是防患于未然，我們通常會根據(jù)調(diào)節(jié)閥不同的運行情況制定相應(yīng)的故障預(yù)防措施，由于故障沒有發(fā)生就進行維修，可大大降低故障發(fā)生的概率。二.故障性維修故障性維修即調(diào)節(jié)閥在故障情況下不能滿足操作要求時所進行的一系列檢修工作是當調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障時才進行的一種維修方法，由于設(shè)備發(fā)生故障才維修，常常造成停機停爐的現(xiàn)象，嚴重時甚至出現(xiàn)設(shè)備損壞或人員傷亡等。故障性維修是生產(chǎn)過程中所不希望發(fā)生的。在調(diào)節(jié)閥實際應(yīng)用當中，預(yù)防性維修和故障性維修通常結(jié)合起來運用，以前

7、者為主后者為輔，最大限度地延長調(diào)節(jié)閥的有效使用壽命，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量，從而確保生產(chǎn)裝置長期、安全、高效運行。通過全面質(zhì)量管理的基本方法，p、d、c、a循環(huán)法我們找出了影響調(diào)節(jié)閥正常工作的主要因素：一：卡堵現(xiàn)象調(diào)節(jié)閥在運行當中最容易發(fā)生的就是卡堵現(xiàn)象。在調(diào)整門整個運行周期中卡堵現(xiàn)象都能夠發(fā)生，他是調(diào)整門安全運行的頭號殺手。在故障發(fā)生后我們采用以下方法來消除故障：可迅速開、關(guān)調(diào)節(jié)閥，讓被卡物從閥門處被減溫水沖跑。另一方法則可增加氣源的壓力，增加驅(qū)動功率力，反復(fù)上下移動幾次，也可解決卡堵問題。但是為什么會產(chǎn)生卡堵現(xiàn)象呢？為了從根本上解決原因我們通過整理檢修記錄和查找資料發(fā)現(xiàn)在一個運行周期中開始和結(jié)

8、尾是發(fā)生卡堵現(xiàn)象的高峰，這是為什么呢？通過查找樣本我們發(fā)現(xiàn)原來新投運系統(tǒng)和大修投運初期，由于管道內(nèi)焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導(dǎo)向部位造成堵塞使介質(zhì)流通不暢。另一個就是一般熱力系統(tǒng)的疏水質(zhì)量要比給水質(zhì)量差很多,運行時疏水中的銹蝕物極易沉積在高加疏水及給水的調(diào)整門處。鍋爐給水調(diào)整門安裝位置較高,給水流量較大,流速較快,而且給水到達給水操作臺前已經(jīng)在凝汽器、除氧器、高壓加熱器等容器滯留過,熱力管道內(nèi)壁的大部分高溫氧化鐵皮被高溫高壓介質(zhì)溶解剝離,顆粒較大者沉積在上述容器的底部,只有較小的顆粒能到達給水操作臺,并被吸附在給水調(diào)節(jié)門。根據(jù)上述原因我們制定了完整的檢修操作規(guī)程。在跟換閥門時我們嚴格要求對管道進行

9、清理，閥門的焊接采用氬弧焊的形式，從根本上解決了管道內(nèi)焊渣、鐵銹等雜物的形成。同時新系統(tǒng)投運前和大修后我們有針對性的對鍋爐進行酸洗，盡可能的消除殘留物。對于熱力系統(tǒng)內(nèi)的氧化鐵我們采用機組試運期間熱力系進行多次的冷態(tài)、熱態(tài)徹底沖洗,并且在停機后對凝汽器、除氧器、疏水箱等容器的底部進行人工清理,除去沉積在里面的銹蝕物及泥砂等污物,以利于汽水質(zhì)量達標。通過上述方法的實施我們有效的降低了調(diào)整門的卡堵問題，保證了機組安全有效的運行。二：泄漏現(xiàn)象調(diào)整門在運行當中會發(fā)生泄漏現(xiàn)象。根據(jù)泄漏狀況不同我們將他分為內(nèi)漏和外漏。首先我們來分析內(nèi)漏。內(nèi)漏，我們總結(jié)記錄得出內(nèi)漏大體可以分為三種：1.閥桿長短不適閥桿長短不

10、適，氣開閥，閥桿太長閥桿向上的（或向下）的距離不夠，造成閥芯和閥座之間有空隙，不能充分接觸，導(dǎo)致關(guān)不嚴而內(nèi)漏。2. 氣關(guān)閥閥桿太短氣關(guān)閥閥桿太短，導(dǎo)致閥芯和閥座之間有空隙，不能充分接觸，導(dǎo)致關(guān)不嚴而內(nèi)漏。解決辦法：應(yīng)縮短（或延長）調(diào)節(jié)閥閥桿使調(diào)節(jié)閥長度合適，使其不再內(nèi)漏。3. 閥芯、閥座密封面泄漏 閥芯、閥座密封面材料損壞是造成內(nèi)漏的主要原因。是由于調(diào)節(jié)閥運行過程中的汽蝕以及生產(chǎn)過程中的鑄造或鍛造缺陷造成的。在調(diào)節(jié)閥解體檢修過程中我們往往會發(fā)現(xiàn)在閥芯、閥座結(jié)合面出有很多小的磨點和深痕，剛開始的時候我們認為是由于介質(zhì)里面有異物而引起的壓痕。但是通過對運行狀態(tài)的分析和壓痕形狀的對比我們發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥在

11、正常運行中很少有完全關(guān)閉的時候，而且對比壓痕我們發(fā)現(xiàn)痕跡的不對稱性。那這些痕跡是怎么產(chǎn)生的呢？通過查找文獻我們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生缺陷的罪魁禍首是汽蝕。汽蝕現(xiàn)象是指介質(zhì)流經(jīng)閥內(nèi)腔縮流處時，流速最大，壓強能最低，如果這時的壓力低于介質(zhì)的飽和蒸汽壓，液體氣化，部分轉(zhuǎn)變成含蒸汽或氣體的氣泡；當介質(zhì)流過縮流處后，壓力升高，如果超過飽和蒸汽壓值，汽泡發(fā)生破裂，重新由氣(汽)相變?yōu)橐合啵@個過程稱為汽蝕或空化(cavitation)。當汽泡爆裂時，噴射釋放巨大的能量，并產(chǎn)生振動波，實驗證明，150m直徑的汽泡破裂，液滴噴射速度達到400km/h，產(chǎn)生的瞬間爆破壓力可達數(shù)千公斤，對閥內(nèi)件表面造成嚴重沖擊和侵蝕磨損，同時

12、還會導(dǎo)致劇烈振動和高噪音、阻塞流的發(fā)生。出現(xiàn)嚴重汽蝕時，在很短的時間內(nèi)，閥內(nèi)件將被損壞或者閥門的工作特性將發(fā)生改變。沖蝕材料損壞是由銳利的粒子沖擊物體表面產(chǎn)生的。它與磨粒磨損相似，但表面很粗糙。而擦傷是指密封面相對運動的過程中，材料因摩擦引起的破損。解決方法：首先把好閥芯、閥座的材質(zhì)的選型關(guān)、質(zhì)量關(guān)。在閥門選型時，充分利用法則，控制出口流速，避免或降低閥門的損壞程度。同時盡量避免閥門在小流量高壓差狀況下的運行。接下來談?wù)勍饴覀兛偨Y(jié)記錄得出外漏也可以分為三種：1.閥體外漏閥體外漏，閥體外漏主要原因是調(diào)節(jié)閥在設(shè)計中沒有充分預(yù)計到減溫水沖蝕的嚴重性，閥門出口處被減溫水長久沖刷，閥體出口變薄，追終

13、導(dǎo)致閥門泄漏。解決方法： 在沒有新門更換的條件下，只好補焊處理。并及時與廠家聯(lián)系，要求改進閥門結(jié)構(gòu)，增加閥體的厚度，選用不同的材質(zhì)來加工。以便今后更換此類閥門時，能夠使用的長久些。2.閥門的法蘭接合面泄漏閥體連接部位密封，就其密封性質(zhì)而言屬于靜密封，其應(yīng)滿足下列要求：能適應(yīng)溫度和壓力的急劇變化;多次拆卸而不損壞密封元件;結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，金屬消耗量少;對振動和沖擊載荷不敏感;能滿足各種工作介質(zhì)的使用要求。閥門的法蘭接合面泄漏一般來說都是安裝和檢修工藝的不到位引起的，也是唯一一個可以避免的泄漏點。只要在安裝和檢修中嚴格按照工藝流程來進行組裝，合理的使用密封墊一般來說閥門的法蘭接合面泄漏是可以防止的

14、。3閥桿填料泄漏調(diào)整閥的外漏中閥桿的填料泄漏一直是老大難問題。通過記錄我們發(fā)現(xiàn)閥桿泄漏次數(shù)一直居高不下。這是為什么呢？我們知道在正常情況下填料裝入填料函以后，經(jīng)壓蓋對其施加軸向壓力。由于填料的塑性，使其產(chǎn)生徑向力，并與閥桿緊密接觸，但這種接觸并不是非常均勻的。有些部位接觸的松，有些部位接觸的緊，甚至有些部位沒有接觸上。調(diào)節(jié)閥的使用特性決定了他終是在不停的進行開啟和關(guān)閉。閥桿同填料之間也不停的做著相對軸向運動，在整個過程中，隨著高溫、高壓和滲透性強的流體介質(zhì)的影響，調(diào)節(jié)閥閥桿與填料間產(chǎn)生了界面泄漏。界面泄漏是由于填料接觸壓力的逐漸衰減，填料自身老化等原因引起的，這時壓力介質(zhì)就會沿著填料與閥桿之間

15、的接觸間隙向外泄漏。知道了原因也就有了解決方法。待添加的隱藏文字內(nèi)容2方法 1.我們調(diào)正了對閥桿的表面的光潔要求，對閥桿表面的光潔的度進行了重新處理，盡量減少閥桿和填料之間的摩擦系數(shù)，延緩了填料的損壞時間。方法2.首先我們來看看填料密封材料特性有一定的塑性。在壓緊力作用下能產(chǎn)生一定的徑向力并緊密與閥桿接觸。有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性。不污染介質(zhì)，填料不被介質(zhì)泡脹，填料中的浸漬劑不被介質(zhì)溶解，填料本身不腐蝕密封面。自潤滑性能良好。耐磨、摩擦系數(shù)小。閥桿存在少量偏心的，填料應(yīng)有足夠的浮動彈性。但是普通的石墨填料無法滿足調(diào)節(jié)閥的運行工況，通過實驗我們發(fā)現(xiàn)如果完全使用普通的石墨填料那么壓蓋太緊則加大執(zhí)行機構(gòu)的

16、工作強度，無法進行小開度高精度的調(diào)節(jié)。反之壓蓋太松則容易引起閥桿的泄漏引起事故。兩者之間無法進行很好的協(xié)調(diào)。通過多方面的研究和考察最終我們選用了美國fisher公司專用組合填料。（如下圖）同時對比以上兩種專用填料的優(yōu)缺點（對閥桿的摩擦系數(shù)的大小和高溫、高壓和滲透性強的流體介質(zhì)的影響）后我廠現(xiàn)在使用的是a型組合填料，在使用了該組合填料后調(diào)整閥的閥桿泄漏次數(shù)明顯的下降了。三.閥門的振蕩震動可以分為自振頻率和共振頻率。當結(jié)構(gòu)受到某種外界干擾后會產(chǎn)生位移或速度，但外界干擾消失后結(jié)構(gòu)將在平衡位置附近繼續(xù)振動，這種振動稱為結(jié)構(gòu)的自由振動。結(jié)構(gòu)自由振動時的頻率稱為結(jié)構(gòu)的自振頻率。自振周期:是結(jié)構(gòu)本身的動力特

17、性。與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量m和剛度k11物體的高度h,寬度b有關(guān)。當自振周期與周圍的環(huán)境的周期接近時,共振發(fā)生,對設(shè)備造成很大影響，加大震害。我們知道鍋爐在運行中會發(fā)生振動，閥門安裝在管道上由于介質(zhì)的流動執(zhí)行機構(gòu)的動作也會發(fā)生自振。所以自振是無法避免的。我們要阻止的是鍋爐管道和閥門之間的共振。由上述我們知道要改變振動周期需要改變結(jié)構(gòu)的質(zhì)量m和剛度k11，物體的高度h和寬度b。所以要改變鍋爐的自振周期幾乎是不可能的那么我們只能改變的是單個調(diào)節(jié)閥的自振周期。影響調(diào)節(jié)閥振動的條件有以下幾點：1.調(diào)節(jié)閥的彈簧剛度不足，調(diào)節(jié)閥輸出信號不穩(wěn)定而急劇變動易引起調(diào)節(jié)閥振蕩。2. 選型不當，調(diào)節(jié)閥工作在小開度，存在著急劇

18、的流阻，流速、壓力的變化超過閥的剛度，穩(wěn)定性變差，嚴重時產(chǎn)生振蕩。3.安裝不當，調(diào)節(jié)閥安裝在架空的管道上周圍沒有支吊架和固定機構(gòu)，由于調(diào)節(jié)閥自重比較重在閥門的運行過程中就會產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。綜觀上述原因我們提出了以下幾點解決對策：1.彈簧剛度不足引起的就選用大剛度彈簧，或者改用另外執(zhí)行機構(gòu)。2.工作在小開度造成的振蕩，調(diào)節(jié)閥的調(diào)整曲線的線型不好，則是選型不當必須重新選用線型好的閥門?？刂崎y選型的原則:1.根據(jù)工藝條件，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和材料。 2.根據(jù)工藝對象的特點，選擇控制閥的流量特性。 3.根據(jù)工藝操作參數(shù)，選擇合適的控制閥口徑尺寸。 4.根據(jù)工藝過程的要求，選擇所需要的輔助裝置。5.合理選擇執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)的響應(yīng)速度應(yīng)能滿足工藝。3.由安裝不當引起的振動我們在閥門兩端加裝支吊架，減少震蕩。對振動較輕微的，也可增加閥門剛度來消除。