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1、 湄州湾火电厂给水泵最小流量阀冲蚀之探讨 综述在火电厂，作功的过程是依靠水的循环（即水由给水泵加压送到锅炉，在锅炉内受热产生蒸汽，蒸汽在气轮机内膨胀作功后经冷凝器冷凝为水，并如此循环往复。）来实现的。在整个循环过程中，给水泵的安全运行是实现这个循环的关键。给水泵的出水量是随锅炉负荷而变化的。在启动时或在负荷很低时，给水泵很可能在给水量很小或给水量为零的情况下运行，水在泵体内长期受叶轮的摩擦发热，而使水温升高，水温升高到一定程度后，会发生汽化，形成汽蚀。造成给水泵的损坏。为防止上述现象的发生，在给水泵出口至凝汽器（或除氧器）水箱之间安装再循环系统，在给水泵刚启动或在给水量小到一定程度时，可打开再
2、循环系统。将一部分水返回除氧器水箱，以保证有一定的水量（一般约为额定流量的30%）通过水泵，而不致使泵内水温升高而汽化。而当给水量处于正常条件下时，再循环系统关闭。湄洲湾火电厂目前#1/2机为阿尔司通362mw汽轮机，各配备两台50容量的苏尔寿给泵，型号为HPT-200-320电动定速泵，最大压力33.3mpa最小流量阀为CCIDRAG锅炉给水泵再循环阀，气动执行器2500#3，流量0195m3/H。湄州湾火电从投产至今六年，已经多次发生阀芯阀座被严重冲蚀现象，泄漏量大备件维护费用昂贵，更影响主设备稳定运行，为了便于分析设备冲蚀原因，特将该阀门结构介绍如下：1.该阀门降压部分采用CCI公司特有
3、的迷宫盘片设计（目前国内仿造较多），共24级，阀体结构见图1。它利用多个盘片上的少通道、多级90度拐弯进行续步降压，高压给水通过每个通道都是限制在30m/s。图1DRAG型阀体水平安装每一盘片内圆周出口处都有堰，使四周压力平均，下层盘片出口给水不会把介质直接冲击在阀座上，为了避免在低流量(低阀门开度)时产生线切割现象，损坏阀座及阀塞，执行器装备一套快关控制装置，当开度低于10%时马上把阀门迅速关紧。c)阀座及阀塞接合面之间有30表面角度差，关闭时，二者为线接触，把阀门关得更加严密。湄洲湾电厂给泵最小流量阀冲蚀发生在柱塞（阀芯）与阀座密封面上，呈齿型状，相对与某些阀门设计而言，CCI此款阀门设计
4、相对较好，已经综合考虑降压和低开度对阀门的损害，然而阀门的冲蚀现象依然发生？首先我们看看湄洲湾火电厂最小流量阀的运行环境。湄洲湾电厂每台机组配置两台50容量的电动给水泵，无备用泵，单台运行可带200MW负荷，定速运行，给泵出口流量随机组负荷由再循环阀进行调节。我们知道一台机组负荷不可能全年一直高位或低位运行，一年中的负荷根据季节及每天时段的不同，还要根据电网调度情况，进行不同负荷的输送，特别是近一两年随着新上电厂的增加，电网调度更为频繁，加之湄洲湾电厂机组运行相对可靠性强，被用于调峰的几率增加，则给水泵出口流量波动也随之增加，然而由于泵定数，流量调节的重任就靠最小流量阀来完成了。以下是截取的其
5、中一台最小流量阀在某段时间内行程调节的曲线图。出流量调节相当频繁，该阀门有长期处于低开度调节状态，我们知道当阀门开度最小时它在阀芯处的前后压差最大，湄州湾电厂最小流量阀直通凝汽器扩容箱，所以当阀门在低开度（10%-20%）时根据我们在现场计算的数据压差为20mpa。众所周知，液态介质在高压差下会产生空化。有研究表明，空化产生于液态区的气泡，生成气泡的必要条件是液态介质所处的绝对压力低于该液体的饱和蒸汽压力。从流体力学中的伯努利方程得知，流体在节流的缩径处静压达到最低，当高压液体流经节流元件，静压能与动压能相互转换，流速增加导致压力降低，其压力降低至低于该流体在入口温度下的饱和蒸汽压力时，液体中
6、形成气泡发生空化现象。流过节流面之后，在相对宽敞的下游流道中流速下降，压力回升，当压力高于该流体在入口温度下的饱和蒸汽压力时，汽泡溃裂释放出巨大的能量，对阀座、阀芯等节流元件产生破坏，即汽蚀。据测算，气泡破裂时的瞬时压力可高达3000bar，现有的工程材料均难以抵抗其破坏力。所以尽管湄州湾电厂所选用的CCI阀门具有前瞻性降压保护装置，但从阀门剖面图可知在阀芯低开度时水流经过迷宫块的级数相应随之减少，降压效果并不理想，加之在迷宫块中的阀芯中上部存有间隙，由于此时通过阀芯流量较小而由上部迷宫级来得水使处于该处的水压力几乎等于给泵出口压力，所以汽蚀仍不可避免的发生了。除此之外笔者还认为一些其它因素也
7、是加速阀门冲蚀的原因：A、阀门预紧力不足，阀门在安装调试时，没有严格按要求进行预紧力进行设置，紧力不足导致高压水流从阀芯间隙打开通道造成破坏。B、阀杆对中度不够，最小流量阀杆采用盘根密封，长久运行后盘根磨损，或盘根紧固螺丝未均匀锁紧，都将造成阀杆对中偏差，在关闭状态下门芯门座无法完全贴合严密，从而造成冲蚀。C、阀座密封面采用活动密封，在安装不到位情况下，不但对阀芯造成冲刷，而且对阀体造成的冲刷更是致命，在阀体表面硬质层被冲刷后，整个阀体只能选择更换。D、迷宫块的损坏将加速密封面损坏。我们平常在检修过程中往往会忽略了迷宫块的气蚀，值得注意的是通常在门芯门座发生气蚀后，伴之而来的将是迷宫块的气蚀，
8、特别是在常闭阀门上，泄漏的阀门通过的水流将会大部分集中在迷宫块的某几级流道内，使之造成损坏；反过来损坏的迷宫块不能令人满意的降压效果将加速阀芯阀座密封面气蚀。那么在目前尚无完美解决最小流量阀冲蚀问题的情况下，我们认为尽量延长阀门的使用寿命是比较好的方法。A、将定速电动给泵改造为可调速泵（目前湄洲湾电厂正着手一台改造），几乎可以肯定改造后的给泵将不依赖最小流量阀进行调节，最小流量阀将仅仅起到保护泵作用，无疑损坏的几率大幅降低，延长使用寿命。B、将目前阀门行程由流量控制改为压力控制，利用给泵本身拥有的出力耐压裕量，减少阀门调节的频繁程度。C、在阀门后加装背压阀，使之背压提高至40-50bar，前提是该背压阀设计在低流量时同样发挥作用，届时只需对背压阀进行检修而尽量延长流量阀的使用期限。D、对阀芯的选型改造，目前市场上已出现一种双阀塞双阀座配合，主要也是保护主阀芯，降低备品维护更换成本。E、优化机组运行调节水平，减少最小流量阀调节频率。F、良好的检修工艺，严格的检修标准是延长设备使用寿命的基本手段。苏震（1976-03），男，汉族，籍贯：福建福清市，当前职务：副科级，当前职称：中级，学历：本科，研究方向：电力设备机械。 -全文完-
